(57)【要約】【課題】ボルトヘッド等の突起物を有する複雑な表面であっても作業効率の向上を図ることができる、表面処理装置を提供する。【解決手段】構造物Ｓの表面に配置されるハウジング２と、ハウジング２内に配置され投射材を噴き出すノズル３と、ハウジング２に形成され処理済みの投射材及び剥離物をハウジング２の外部に排出する排気口４と、ハウジング２に配置されハウジング２内の突起物Ｐに当接してノズル３の位置決めを行うガイド部材５と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起物を有する構造物の表面に配置され、前記突起物の表面に投射材を衝突させて前記突起物の表面に形成された被膜又は付着物を除去する表面処理装置において、
前記構造物の表面に配置されるハウジングと、
前記ハウジング内に配置され前記投射材を噴き出すノズルと、
前記ハウジングに形成され処理済みの投射材及び剥離物を前記ハウジングの外部に排出する排気口と、
前記ハウジングに配置され前記ハウジング内の突起物に当接して前記ノズルの位置決めを行うガイド部材と、
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記ガイド部材は、処理対象である突起物の側面の少なくとも二箇所に当接するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記ノズルは、処理対象である突起物の外周に対して所定角度で均等に複数配置されており、前記ガイド部材は、前記ノズル間に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、外周面に前記ノズル又は前記ガイド部材の位置を示す目印を有している、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記ガイド部材は、前記構造物の表面に向かって付勢されている、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、前記構造物の表面に対する垂直方向に伸縮可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記ハウジングは、その外周面に隣接した突起物に係止可能な係止部を有する、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記ガイド部材は、前記ハウジングの外形によって構成されており、処理対象ではない突起物に当接するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項９】
前記構造物は、橋梁を含む鋼構造物である、ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理装置に関し、特に、ボルトヘッド等の突起物の表面における塗膜や付着物等の除去に適した表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、橋梁等の鋼構造物の接合部には、締結具としてボルトを使用することが多い。かかるボルトは、一般に、風雨に晒されることから、表面に防錆等の塗装が施されることが多い。また、長期間の使用により、塗膜が劣化したり、表面に酸化物や汚れが付着したりすることから、定期的に洗浄や塗装の塗り替え等のメンテナンスが必要となる。なお、塗装を塗り替える際には、古い塗膜を剥離（ケレンを含む）してから新しい塗装を施すのが一般的である。
【０００３】
ところで、ボルトヘッドは、鋼構造物の表面から突出した略六角柱形状を有する突起物であり、その表面の塗膜を剥離する作業はそれ自体が面倒である。加えて、ボルトヘッドと鋼構造物の表面とにより形成される角隅部に入り込んだ塗膜の剥離は特に困難である。
【０００４】
かかる塗膜の剥離等は、従来、作業現場では電動工具を用いた手作業により処理されていた。かかる作業は時間を要することから、近年では、特許文献１に記載されたような、レーザ光を用いた方法も既に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０７９６６４号
【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に記載されたようなレーザ光を用いた方法では、突起物の表面や角隅部にレーザ光を正確に照射しなければならず、レーザ光の照射制御が難しいという問題があった。なお、かかる問題は、ボルトヘッドに限定される課題ではなく、リベットヘッド、ナット、構造物の形状等、構造物の表面に突出したその他の突起物においても同様に生じ得る課題である。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、ボルトヘッド等の突起物を有する複雑な表面であっても作業効率の向上を図ることができる、表面処理装置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】
本発明によれば、突起物を有する構造物の表面に配置され、前記突起物の表面に投射材を衝突させて前記突起物の表面に形成された被膜又は付着物を除去する表面処理装置において、前記構造物の表面に配置されるハウジングと、前記ハウジング内に配置され前記投射材を噴き出すノズルと、前記ハウジングに形成され処理済みの投射材及び剥離物を前記ハウジングの外部に排出する排気口と、前記ハウジングに配置され前記ハウジング内の突起物に当接して前記ノズルの位置決めを行うガイド部材と、を備えたことを特徴とする表面処理装置が提供される。
【０００９】
前記ガイド部材は、処理対象である突起物の側面の少なくとも二箇所に当接するように構成されていてもよい。
【００１０】
前記ノズルは、処理対象である突起物の外周に対して所定角度で均等に複数配置されており、前記ガイド部材は、前記ノズル間に配置されていてもよい。
【００１１】
前記ハウジングは、外周面に前記ノズル又は前記ガイド部材の位置を示す目印を有していてもよい。
【００１２】
前記ガイド部材は、前記構造物の表面に向かって付勢されていてもよい。
【００１３】
前記ハウジングは、前記構造物の表面に対する垂直方向に伸縮可能に構成されていてもよい。
【００１４】
前記ハウジングは、その外周面に隣接した突起物に係止可能な係止部を有していてもよい。
【００１５】
前記ガイド部材は、前記ハウジングの外形によって構成されており、処理対象ではない突起物に当接するように構成されていてもよい。
【００１６】
また、前記構造物は、例えば、橋梁を含む鋼構造物である。
【発明の効果】
【００１７】
上述した本発明の表面処理装置によれば、ハウジング内の突起物に当接してノズルの位置決めを行うガイド部材を配置したことにより、表面処理をしたい突起物の上にハウジングを配置してガイド部材を突起物に当接させるだけでノズルの位置決めを行うことができる。したがって、レーザ光のような複雑かつ高精度な照射制御を必要とせず、ボルトヘッド等の突起物を有する複雑な表面であっても作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る表面処理装置を示す概略全体構成図である。
【図２】図１におけるＢ−Ｂ断面矢視図であり、（ａ）は第一表面処理工程、（ｂ）は第二表面処理工程、を示している。
【図３】図１に示した表面処理装置の変形例を示す図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。
【図４】図１に示した表面処理装置の第三変形例を示す垂直断面概略図である。
【図５】図１に示した表面処理装置の変形例を示す図であり、（ａ）は第四変形例、（ｂ）は第五変形例、を示している。
【図６】本発明の第二実施形態に係る表面処理装置を示す水平断面概略図であり、（ａ）は第一表面処理工程、（ｂ）は第二表面処理工程、を示している。
【図７】図６に示した表面処理装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る表面処理装置を示す概略全体構成図である。図２は、図１におけるＢ−Ｂ断面矢視図であり、（ａ）は第一表面処理工程、（ｂ）は第二表面処理工程、を示している。
【００２０】
本発明の第一実施形態に係る表面処理装置１は、図１に示したように、突起物Ｐを有する構造物Ｓの表面に配置され、突起物Ｐの表面に投射材を衝突させて突起物Ｐの表面に形成された被膜又は付着物を除去する表面処理装置であって、構造物Ｓの表面に配置されるハウジング２と、ハウジング２内に配置され投射材を噴き出すノズル３と、ハウジング２に形成され処理済みの投射材及び剥離物をハウジング２の外部に排出する排気口４と、ハウジング２に配置されハウジング２内の突起物Ｐに当接してノズル３の位置決めを行うガイド部材５と、を備えている。
【００２１】
構造物Ｓは、例えば、橋梁等の鋼構造物である。また、突起物Ｐは、例えば、構造物Ｓの接合部等に使用されるボルトのボルトヘッドである。ここで、突起物Ｐは、ボルトヘッドに限定されるものではなく、リベットヘッド、ナット、構造物Ｓの形状等、構造物Ｓの表面に突出した種々の突起物を含む趣旨である。また、構造物Ｓは、鋼構造物に限定されるものではなく、コンクリート構造物等の他の構造物であってもよい。
【００２２】
ハウジング２は、例えば、図１に示したように、構造物Ｓの表面に突出した少なくとも一つの突起物Ｐを囲う容器である。具体的には、略円筒形状を有し、一端（図の下側）が開放されており、他端（図の上側）には閉鎖空間を形成する天井部２１が形成されている。天井部２１は、図示したように、ノズル３を挿通可能に構成されている。また、ハウジング２の先端には、ハウジング２の内外で空気を流通可能にするブラシ２２が配置されていてもよい。また、図示しないが、ハウジング２の内部を視認可能な覗き窓を配置するようにしてもよい。なお、ハウジング２の形状は、図示した形状に限定されるものではなく、角筒形状や円錐台形状等であってもよい。
【００２３】
また、図１に示したように、ハウジング２の外周部には排気口４が形成されている。排気口４は、例えば、図示しない回収タンクにフレキシブルホース等を介して接続される。表面処理装置１の使用時に、ハウジング２内の空気を回収タンクに引くことにより、ノズル３から噴き出された投射材及び突起物Ｐの表面から剥離した被膜等を拡散することなく、回収タンクに回収することができる。なお、本実施形態において、投射材には、例えば、液体窒素、水、二酸化炭素（ドライアイス）、砂粒、金属粉末等が使用される。
【００２４】
ノズル３は、例えば、ハウジング２の天井部２１の中心からハウジング２内に挿通され、ハウジング２内で突起物Ｐよりも外側に湾曲し、ノズル３の先端が突起物Ｐに向くように形成されている。特に、ノズル３の先端は、突起物Ｐの角隅部に向かって投射材を噴き出すことができるように方向が規定されていてもよい。
【００２５】
なお、ハウジング２に空間的な余裕がある場合には、突起物Ｐよりも外側に位置する天井部２１からノズル３を挿通するようにしてもよい。また、ノズル３は、ハウジング２内に配置された構造材２３により適宜支持される。なお、図示しないが、ノズル３の上流側は投射材を供給する装置に接続されている。
【００２６】
また、ノズル３は、例えば、図１及び図２（Ａ）に示したように、処理対象である突起物Ｐの外周に対して所定角度で均等に複数配置されている。ここでは、突起物Ｐが六角ボルトであることから、ノズル３は１２０°間隔で三方向に分岐して配置されている。なお、ノズル３の本数や配置角度は、図示した構成に限定されるものではない。
【００２７】
ガイド部材５は、例えば、図２（Ａ）に示したように、ノズル３間に配置されており、処理対象である突起物Ｐの外周に対して所定角度で均等に複数配置されている。ここでは、突起物Ｐが六角ボルトであることから、ガイド部材５は１２０°間隔で三箇所に配置されている。また、ガイド部材５は、処理対象である突起物Ｐの側面の少なくとも二箇所（ここでは、三箇所）に当接するように構成されている。ガイド部材５を複数個配置することにより、突起物Ｐにガイド部材５を当接させることによりガイド部材５の位置決めを行うことができる。
【００２８】
また、本実施形態では、ガイド部材５に対するノズル３の相対的な位置がハウジング２によって規定されていることから、突起物Ｐに対してガイド部材５を当接させて位置決めすることにより、突起物Ｐに対するノズル３の位置決めも行うことができる。
【００２９】
ガイド部材５は、図示したように、構造物Ｓの表面に向かって付勢されていてもよい。具体的には、ガイド部材５は、構造物Ｓの表面に対して略垂直な方向に配置されたガイド板５１と、ガイド板５１の後端部に配置されたバネ部材５２と、を有している。バネ部材５２は、例えば、ハウジング２内に配置された構造材２３により支持されている。ガイド板５１は、突起物Ｐの側面に当接可能な位置に配置されており、構造材２３により摺動可能に支持されている。ガイド板５１の先端は、突起物Ｐと接触する側にテーパ面５１ａを有していてもよい。
【００３０】
かかるガイド部材５をハウジング２に配置することにより、ハウジング２を構造物Ｓの表面に配置して外周方向に位置を調整するだけで、ガイド板５１を突起物Ｐの側面に当接させることができ、ノズル３の位置決めを容易に行うことができる。ガイド板５１及びバネ部材５２を配置する位置は、処理対象の突起物Ｐの大きさや形状に応じて設計される。なお、バネ部材５２は、必要に応じて省略することができる。
【００３１】
ここで、上述した表面処理装置１の使用方法について説明する。まず、図２（ａ）に示したように、突起物Ｐの側面にガイド部材５（具体的には、ガイド板５１）が当接するようにハウジング２を構造物Ｓの表面に配置する。このとき、ノズル３は、突起物Ｐのうちガイド部材５が当接していない残りの側面Ｐａに対峙した位置に配置される。そして、表面処理装置１は、ノズル３から投射材を噴き出して、突起物Ｐに衝突させて所定の表面処理を行う。
【００３２】
次に、構造物Ｓの表面からハウジング２を引き離し、周方向に６０°回転させた後、再び、構造物Ｓの表面に配置する。このとき、図２（ｂ）に示したように、図２（ａ）に示した第一表面処理工程で表面処理を行った側面Ｐａにガイド部材５（ガイド板５１）が当接し、第一表面処理工程でガイド部材５（ガイド板５１）が当接していた面に対峙した位置にノズル３が配置される。そして、表面処理装置１は、ノズル３から投射材を噴き出して、突起物Ｐに衝突させて所定の表面処理を行う。
【００３３】
突起物Ｐの上面は、上述した第一表面処理工程及び第二表面処理工程において、常時、投射材が衝突されることから、上述した第一表面処理工程及び第二表面処理工程により、突起物Ｐの側面及び上面の表面処理を行うことができる。なお、図示しないが、突起物Ｐの上面の表面処理を補完するために、ノズル３を上下に移動させたり、ノズル３の先端の角度を変化させたりしてもよい。
【００３４】
次に、上述した表面処理装置１の変形例について、図３（ａ）〜図５（ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図３は、図１に示した表面処理装置の変形例を示す図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。図４は、図１に示した表面処理装置の第三変形例を示す垂直断面概略図である。図５は、図１に示した表面処理装置の変形例を示す図であり、（ａ）は第四変形例、（ｂ）は第五変形例、を示している。
【００３５】
図３（ａ）に示した第一変形例は、ガイド部材５をハウジング２の内面から突起物Ｐに向かって放射状に配置したものである。かかる構成によっても突起物Ｐの側面にガイド部材５を当接させてノズル３の位置決めを容易に行うことができる。ガイド部材５の径方向長さは、処理対象の突起物Ｐの大きさや形状に応じて設計される。
【００３６】
図３（ｂ）に示した第二変形例は、ハウジング２の外周面にノズル３及びガイド部材５の位置を示す目印２４を配置したものである。目印２４は、印字やシール等により位置をマーキングしたものであってもよいし、突起形状に形成したものであってもよい。また、目印２４は、ノズル３又はガイド部材５の何れか一方のみを示す目印であってもよいし、ノズル３の位置を示す目印２４とガイド部材５の位置を示す目印２４との色や表示を変えるようにしてもよい。かかる目印２４をハウジング２に配置することにより、例えば、図２（ａ）に示した第一表面処理工程から図２（ｂ）に示した第二表面処理工程に移行する際に、ノズル３を配置する位置を容易に把握することができる。
【００３７】
図４に示した第三変形例は、ハウジング２を上下方向（構造物Ｓの表面に対する垂直方向）に伸縮可能に構成したものである。具体的には、ハウジング２は、ノズル３、排気口４及びガイド部材５を有する本体部２ａと、本体部２ａに摺動可能に配置された先端部２ｂと、を備え、先端部２ｂは、構造物Ｓの表面に向かって付勢されている。例えば、先端部２ｂの後端（図の上側）には、本体部２ａに固定されたバネ部材２ｃが配置されている。先端部２ｂは構造物Ｓの表面に当接される部品であることから、先端にブラシ２２が配置される。
【００３８】
かかる構成により、先端部２ｂを構造物Ｓの表面に当接させたまま本体部２ａを上下方向に移動させることができる。したがって、突起物Ｐに対するノズル３の上下方向位置を任意に調整することができ、突起物Ｐの角隅部から上面に渡って任意の場所に投射材を衝突させることができる。なお、ハウジング２の構成は、本体部２ａと先端部２ｂとが相対移動可能であればよく、図示した構成に限定されるものではない。
【００３９】
図５（ａ）に示した第四変形例は、ハウジング２の外周面に隣接した突起物Ｐ′に係止可能な係止部２５を配置したものである。例えば、図５（ａ）に示したように、橋梁等の鋼構造物では、複数のボルト（突起物Ｐ，Ｐ′）が所定の間隔で配列していることが多い。したがって、図示したように、処理対象の突起物Ｐにハウジング２を配置した際に、両側に位置する突起物Ｐ′に係止部２５を係止させることにより、ハウジング２の位置決めを容易に行うことができる。
【００４０】
係止部２５は、例えば、ハウジング２の中心線からオフセットした位置に配置された一対の平板により構成される。ここでは、図２（ａ）に示した第一表面処理工程に対応した位置にのみ係止部２５を配置しているが、第二表面処理工程に対応した位置にも係止部２５を配置するようにしてもよい。また、第一表面処理工程及び第二表面処理工程において、使用していない係止部２５が邪魔になるときは、係止部２５は、幅方向長さを調整できるように伸縮可能又は着脱可能に構成されていてもよい。
【００４１】
また、図５（ａ）に示した第四変形例では、突起物Ｐに対して係止部２５を図の上方にオフセットさせている。かかる構成は、突起物Ｐ，Ｐ′が垂直面に配置されている場合に有効であり、突起物Ｐ′で表面処理装置１の自重を係止部２５で支持することができ、作業者の負担を軽減することができる。
【００４２】
図５（ｂ）に示した第五変形例は、図５（ａ）に示した係止部２５の本数を増加したものである。具体的には、図の左右方向に配置された係止部２５に加えて、図の上下方向にも係止部２５を配置したものである。かかる構成により、ハウジング２の左右方向及び上下方向の両方の位置決めを容易に行うことができる。
【００４３】
例えば、突起物Ｐ，Ｐ′が垂直面に配置されている場合、上下方向の係止部２５は表面処理装置１の自重を支持しないことから、図示したように、突起物Ｐ′の左右両側に係止部２５を配置するようにしてもよい。このように、突起物Ｐ′の左右両側に係止部２５を配置することにより、ハウジング２の左右方向の位置決めをより正確に行うことができる。なお、表面処理装置１を水平面や傾斜の緩い平面で使用する場合には、左右方向の係止部２５についても、突起物Ｐ′の両側に位置するように配置してもよい。
【００４４】
次に、本発明の第二実施形態に係る表面処理装置１について、図６（ａ）〜図７を参照しつつ説明する。ここで、図６は、本発明の第二実施形態に係る表面処理装置を示す水平断面概略図であり、（ａ）は第一表面処理工程、（ｂ）は第二表面処理工程、を示している。図７は、図６に示した表面処理装置の変形例を示す図である。なお、上述した第一実施形態に係る表面処理装置１と同じ構成部品については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４５】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した第二実施形態に係る表面処理装置１は、ガイド部材５をハウジング２の外形によって構成し、ハウジング２を処理対象ではない突起物Ｐ′に当接するように構成したものである。すなわち、ハウジング２がガイド部材５を兼用しているものである。例えば、図示したように、処理対象である突起物Ｐの周囲に配置された複数の突起物Ｐ′にハウジング２の内面を当接させるようにしたものである。かかる構成によれば、ハウジング２とガイド部材５とを一体化することができ、部品点数を省略することができる。
【００４６】
橋梁等の鋼構造物のように、複数のボルト（突起物Ｐ）が規則正しく配列されている場合には、ハウジング２の外形を突起物Ｐ，Ｐ′の配置及び配列に合わせて形成することにより、ガイド部材５として機能させることができる。例えば、ハウジング２は、図示したように、処理対象の突起物Ｐの左右方向、上下方向及び斜め方向にそれぞれ隣り合う位置に配置された突起物Ｐ′に係止することができるように、断面矩形形状に形成される。
【００４７】
図６（ａ）に示したように、ハウジング２に対してノズル３が１２０°間隔で配置されている場合には、第一表面処理工程で突起物Ｐの一部の表面に投射材を衝突させて表面処理を行い、図６（ｂ）に示したように、ハウジング２を１８０°回転させることにより、第二表面処理工程で突起物Ｐの残りの表面に投射材を衝突させて表面処理を行うことができる。なお、図示しないが、図６（ａ）に示した状態で、突起物Ｐの全側面の表面処理を一度で処理できるように、六本のノズル３を６０°間隔で配置するようにしてもよい。
【００４８】
図７に示した第二実施形態の変形例は、ハウジング２の内面及び外面を処理対象ではない突起物Ｐ′，Ｐ″に当接するように構成したものである。また、この変形例では、ハウジング２内に位置する複数の突起物Ｐを一度に表面処理できるように構成されている。例えば、ハウジング２は、図の上下方向に長い矩形形状を有しており、処理対象である複数の突起物Ｐの上下方向に隣り合う位置に配置された突起物Ｐ′に内面が係止可能に構成されている。
【００４９】
また、ハウジング２は、処理対象である複数の突起物Ｐの左右方向及び斜め方向に隣り合う位置に配置された突起物Ｐ″に外面が係止可能に構成されていてもよい。このように、ハウジング２の内面及び外面を突起物Ｐ′，Ｐ″に当接させるようにした場合も、ハウジング２とガイド部材５とを一体化することができ、部品点数を省略することができるとともに、ノズル３の位置決めを容易に行うことができる。
【００５０】
ここでは、突起物Ｐの全側面の表面処理を一度で処理できるように、六本のノズル３を６０°間隔で配置するようにしているが、図６（ａ）に示したように、ノズル３を１２０°間隔で配置してハウジング２を１８０°反転させて使用するようにしてもよい。
【００５１】
なお、図示したハウジング２の形状は単なる一例であり、例えば、ハウジング２の内面を突起物Ｐ″に係止させるように、左右方向の幅を拡大してもよいし、一度に処理できる突起物Ｐの個数を増減させてハウジング２の形状を設計するようにしてもよい。
【００５２】
上述した第一実施形態〜第二実施形態（各変形例を含む）に係る表面処理装置１を使用することにより、例えば、突起物Ｐの表面に形成された塗膜・酸化物（錆び）・舗装・コンクリート・樹脂材・ライニング・ゴム材・接着剤・化学生成物・汚れ等の除去を効率よく行うことができる。
【００５３】
本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、第一実施形態における第三変形例を第二実施形態及びその変形例に適用するようにしてもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５４】
１  表面処理装置
２  ハウジング
２ａ  本体部
２ｂ  先端部
２ｃ  バネ部材
３  ノズル
４  排気口
５  ガイド部材
２１  天井部
２２  ブラシ
２３  構造材
２４  目印
２５  係止部
５１  ガイド板
５１ａ  テーパ面
５２  バネ部材
【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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