(57)【要約】【課題】巨額の投資を必要としないで、且つ、天候に関係なく、長期に亘って安定的なエネルギー供給を可能とする回転装置、及びこれを利用した発電装置の提供。【解決手段】本発明は、支持台２と、軸部材３と、一対の円盤部材４と、一対の第１環状部材６と、一対の第２環状部材７と、ローラ９と、を備えた回転装置１を提供している。この回転装置１において、第１環状部材６の中心は円盤部材５の中心から第１の側で且つ下側に第１距離ｄ１だけずれており、第２環状部材７の中心は円盤部材５の中心から第１の側で且つ下側に第１距離より大きい第２距離ｄ２だけずれている。【選択図】図９
2017028834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台（２）と、
前記支持台に回転自在に支持された軸部材（３）と、
前記軸部材に固着される一対の接続部材（４）と、
前記一対の接続部材の内側に接続されて配置される一対の円盤部材（５）と、
前記一対の円盤部材の内側において前記円盤部材と略平行に配置される一対の第１環状部材（６）と、
前記一対の第１環状部材の内側において前記第１環状部材と略平行に配置される一対の第２環状部材（７）と、
前記支持台に設けられ、前記第１環状部材及び前記第２環状部材の双方に当接して当該双方の回転に伴って回転するローラ（９）と、
を備えた回転装置（１）であって、
前記一対の円盤部材（５）には、前記軸部材が挿通される挿通孔（５１）と、前記挿通孔よりも径方向外側における同心円上に一定の間隔で配置されている第１略楕円形孔群（５７）と、が形成されており、
前記円盤部材の中心と前記第１略楕円形孔群の各々の中心を結んだ直線と前記第１略楕円形孔群の各々の楕円形長軸とがなす角度は何れも４５度であり、
前記一対の円盤部材（５）には、一方の円盤部材に形成された前記第１略楕円形孔群の各々と他方の円盤部材に形成された前記第１略楕円形孔群の各々とに跨るように両端部が挿入され、前記円盤部材の回転に伴って前記第１略楕円形孔群の各々の淵を摺動する複数の重錘である、円盤部材用重錘群（５７０）が設けられ、
前記一対の第１環状部材（６）には、前記円盤部材用重錘群が挿通される第１中心孔（６１）と、前記第１中心孔よりも径方向外側における同心円上に一定の間隔で配置されている第２略楕円形孔群（６７）と、前記円盤部材用重錘群のうち２つの重錘の間に挟持されるように前記第１中心孔の淵から径方向内側に突出して設けられた第１突起部材（６１０）と、が形成されており、
前記第１環状部材の中心と前記第２略楕円形孔群の各々の中心を結んだ直線と前記第２略楕円形孔群の各々の楕円形長軸とがなす角度は何れも４５度であり、
前記一対の第１環状部材（６）には、一方の第１環状部材に形成された前記第２略楕円形孔群の各々と他方の第１環状部材に形成された前記第２略楕円形孔群の各々とに跨るように両端部が挿入され、前記第１環状部材の回転に伴って前記第２略楕円形孔群の各々の淵を摺動する複数の重錘である、第１環状部材用重錘群（６７０）が設けられており、
第２環状部材（７）には、前記第１環状部材用重錘群が挿通される第２中心孔（７１）と、前記第１環状部材用重錘群のうち２つの重錘の間に挟持されるように前記第２中心孔の淵から径方向内側に突出して設けられた第２突起部材（７１０）と、が形成されており、
前記第１環状部材の中心は前記円盤部材の中心から第１の側で且つ下側に第１距離だけずれており、
前記第２環状部材の中心は前記円盤部材の中心から第１の側で且つ下側に前記第１距離より大きい第２距離だけずれている、回転装置。
【請求項２】
前記一対の円盤部材は、前記挿通孔と前記第１略楕円形孔群との間の領域において一定の箇所が留め具で互いに接合されており、
前記一対の第１環状部材は、前記第１中心孔と前記前記第２略楕円形孔群との間の領域において一定の箇所が留め具で互いに接合されており、
前記一対の第２環状部材も一定の箇所が留め具で互いに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記第２環状部材の内側には、該第２環状部材のものと同一の内径及び外径を有する第３環状部材がさらに設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転装置。
【請求項４】
前記支持台は、軸部材を、軸受を介して支持していることを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
【請求項５】
前記支持台は、船上に設置され、
前記軸部材の両端には、船外の流体を受けて回転する水車が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重錘に働く重力を利用して回転する回転体と支持台とを備え、流水を併用した回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化が問題となって久しいが、その原因の一つとして二酸化炭素の排出が挙げられており、二酸化炭素の排出量削減が課題となっている。しかし、日本において、二酸化炭素を大量に排出する火力発電が依然として発電電力量の約７０％を担っている。火力発電による二酸化炭素の排出量を削減するため、原子力発電、及び太陽光や風力等の再生可能エネルギーを利用した発電が普及してきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開１９８６−９３２８０号公報
【特許文献２】特開１９８６−３４３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エネルギー変換効率が良好で恒常的に安定したエネルギー供給を可能とする原子力発電については、原発事故や廃炉等の問題から、社会的に脱原子力の風潮がある。また、太陽光発電や風力発電等は、エネルギー変換効率の観点や装置の導入・維持に要する費用、設置場所の確保、並びに天候による影響等を考慮すると、あまり望ましい発電方法とは言えない。これらに代替する理想的な発電方法として、重錘に働く重力と流水とを併用して回転する第２種永久機関を用いた発電方法がいくつか提案されてはいるが、未だに実現していない（特許文献１，２参照）。
【０００５】
そこで本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、巨額の投資を必要としないで、且つ、天候に関係なく、長期に亘って安定的なエネルギー供給を可能とする回転装置、及びこれを利用した発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、支持台と、前記支持台に回転自在に支持された軸部材と、前記軸部材に固着される一対の接続部材と、前記一対の接続部材の内側に接続されて配置される一対の円盤部材と、前記一対の円盤部材の内側において前記円盤部材と略平行に配置される一対の第１環状部材と、前記一対の第１環状部材の内側において前記第１環状部材と略平行に配置される一対の第２環状部材と、前記支持台に設けられ、前記第１環状部材及び前記第２環状部材の双方に当接して当該双方の回転に伴って回転するローラと、を備えた回転装置を提供している。前記一対の円盤部材には、前記軸部材が挿通される挿通孔と、前記挿通孔よりも径方向外側における同心円上に一定の間隔で配置されている第１略楕円形孔群と、が形成されており、前記円盤部材の中心と前記第１略楕円形孔群の各々の中心を結んだ直線と前記第１略楕円形孔群の各々の楕円形長軸とがなす角度は何れも４５度であり、前記一対の円盤部材には、一方の円盤部材に形成された前記第１略楕円形孔群の各々と他方の円盤部材に形成された前記第１略楕円形孔群の各々とに跨るように両端部が挿入され、前記円盤部材の回転に伴って前記第１略楕円形孔群の各々の淵を摺動する複数の重錘である、円盤部材用重錘群が設けられている。前記一対の第１環状部材には、前記円盤部材用重錘群が挿通される第１中心孔と、前記第１中心孔よりも径方向外側における同心円上に一定の間隔で配置されている第２略楕円形孔群と、前記円盤部材用重錘群のうち２つの重錘の間に係止されるように前記第１中心孔の淵から径方向内側に突出して設けられた第１突起部材と、が形成されており、前記第１環状部材の中心と前記第２略楕円形孔群の各々の中心を結んだ直線と前記第２略楕円形孔群の各々の楕円形長軸とがなす角度は何れも４５度であり、前記一対の第１環状部材には、一方の第１環状部材に形成された前記第２略楕円形孔群の各々と他方の第１環状部材に形成された前記第２略楕円形孔群の各々とに跨るように両端部が挿入され、前記第１環状部材の回転に伴って前記第２略楕円形孔群の各々の淵を摺動する複数の重錘である、第１環状部材用重錘群が設けられている。第２環状部材には、前記第１環状部材用重錘群が挿通される第２中心孔と、前記第１環状部材用重錘群のうち２つの重錘の間に係止されるように前記第２中心孔の淵から径方向内側に突出して設けられた第２突起部材と、が形成されている。この回転装置において、前記第１環状部材の中心は前記円盤部材の中心から第１の側で且つ下側に第１距離だけずれており、前記第２環状部材の中心は前記円盤部材の中心から第１の側で且つ下側に前記第１距離より大きい第２距離だけずれている。
【０００７】
この回転装置において、前記一対の円盤部材は、前記挿通孔と前記第１略楕円形孔群との間の領域において一定の箇所が留め具で互いに接合されている。また、前記一対の第１環状部材は、前記第１中心孔と前記前記第２略楕円形孔群との間の領域において一定の箇所が留め具で互いに接合されており、前記一対の第２環状部材も一定の箇所が留め具で互いに接合されている。
【０００８】
また、前記第２環状部材の内側には、該第２環状部材のものと同一の内径及び外径を有する第３環状部材がさらに設けられていることが好ましい。第３環状部材は、第２環状部材の重石として用いられる。これにより、よりダイナミックな回転運動が得られる。
【０００９】
また、前記支持台は、軸部材を、軸受を介して支持していることが好ましい。軸部材−支持台間に生じる摩擦を低減して、回転運動をより円滑に行うためである。
【００１０】
さらに、前記支持台は、船上に設置され、前記軸部材の両端には、船外の流体を受けて回転する水車が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、巨額の投資を必要としないで、且つ、天然資源や天候に関係なく、長期に亘って安定的なエネルギー供給を可能とする回転装置及びこれを利用した発電装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の回転装置を示す側面図。
【図２】支持台を示す正面図。
【図３】軸部材と接続部材と円盤部材との接続関係を示す側面図。
【図４】円盤部材を示す正面図。
【図５】第１環状部材を示す正面図。
【図６】第２環状部材を示す正面図。
【図７】第３環状部材を示す正面図。
【図８】一対の円盤部材と一対の第１環状部材とそれぞれの重錘との関係を示す概念図。
【図９】回転装置の動作を示す概念図。
【図１０】本発明の回転装置の利用例を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜１．構成＞
本発明の実施形態による回転装置１について図１乃至図１０に基づき説明する。一対の部材に関しては、片方のみについて説明するものとし、もう片方の説明は適宜省略する。尚、図面中、片方の部材の参照符号にはＡを付記し、もう片方の部材の参照符号にはＢを付記している。
【００１４】
図１は、本発明の回転装置を示す側面図である。図１に示すように、回転装置１は、支持台２と、支持台に回転自在に支持された軸部材３と、軸部材に固着される一対の接続部材４と、一対の接続部材の内側に接続されて配置される一対の円盤部材５と、一対の円盤部材の内側において円盤部材と略平行に配置される一対の第１環状部材６と、一対の第１環状部材の内側において第１環状部材と略平行に配置される一対の第２環状部材７と、一対の第２環状部材の内側において第２環状部材と略平行に配置される一対の第３環状部材８と、支持台に設けられ、第１環状部材及び第２環状部材の双方に当接して当該双方の回転に伴って回転するローラ９と、を備えている。
【００１５】
以下、回転装置の説明において、軸部材３、一対の接続部材４、一対の円盤部材５、一対の第１環状部材６、一対の第２環状部材７、及び一対の第３環状部材８を組み合わせた集合体のことを、便宜的に「回転体１０」ということもある。
【００１６】
図２で示すように、支持台２は、水平面上に設置する台部２５と、回転体を支持する支持部２７とから構成されている。台部２５には、後述するローラ９の両端を挿通させるローラ支持孔２３が形成されている。また、支持部２７の略中央には、ローラ支持孔２３から所定の距離を隔てて、回転体１０の軸部材３を支持する軸支持孔２１が形成されている。支持台２は、回転体１０とローラ９を支持してこれらを円滑に回転させることができればよく、その形状は特に限定されない。
【００１７】
例えば、支持台２は、回転体１０及びローラ９を内包するコの字状部材であり、回転装置の転倒を防止するため、台部２５に一定の重量があることが好ましい。メンテナンスの観点から、支持台２のうち、回転体の少なくとも片側の面が取り外し可能であることが好ましい。支持台２の正面形状は図２で示すＴ字形であってもよいし、四角形であってもよい。四角形の場合、四隅をネジ等で留めることにより、がたつきを防止することができる。尚、ローラ支持孔２３とローラ９の両端部との間や、軸支持孔２１と軸部材３との間での摩擦を軽減してより円滑な回転を実現するため、これらの間にそれぞれ軸受を設けることが好ましい。
【００１８】
軸部材３は、回転体１０の略中央に挿通されて、回転体１０の回転を可能にする棒状の部材である。軸部材３の両端は、支持台２の一対の軸支持孔２１にそれぞれ回転自在に挿通されている。軸部材３の径は、後述する接続部材４の内径とほぼ同じである。
【００１９】
接続部材４は、軸部材３と円盤部材５とを接続する部材である。図３は、軸部材３と接続部材４と円盤部材５との接続関係を示す側面図である。接続部材４は、円筒部４１と、円筒部４１に接続される円盤部４３とから構成され、これらが一体的に成形されてなる。軸部材３は、接続部材４の円筒部４１の中空部と、これに連なる円盤部４３の中心孔とを貫通する。
【００２０】
軸部材３と接続部材４とを確実に固定するために、本実施例では、円筒部４１の側面の少なくとも１か所に貫通孔４１１を設けてネジ留めしているが、固着方法はこれに限定されない。また、接続部材４の円盤部４３にも所定数の貫通孔４３１が設けられており、後述する円盤部材５ともネジ留めによって接続されている。本発明の回転装置１では、一対の接続部材４が用いられている。一対の接続部材４は、それぞれの円盤部４３が対向するように配置されて、それらの内側に略平行に配置された円盤部材５と接続される。
【００２１】
円盤部材５は、一対の接続部材４の内側に略平行に接続されて配置される一対の円盤状の部材である。図４は、円盤部材５を示す正面図である。円盤部材５には、中心から径方向外側に向かって順に、軸部材３が挿通される挿通孔５１と、接続部材４と接続するためのネジ穴５３と、対向する一対の円盤部材５を互いに固定する固定孔５５と、その径方向外側に同心円上に一定の間隔で配置されている第１略楕円形孔群５７と、が形成されている。
【００２２】
接続部材４と接続するためのネジ穴５３の位置は、上述した接続部材４の円盤部４３に設けられた貫通孔４３１の位置と対応している。一対の円盤部材５を互いに固定する固定孔５５は、挿通孔５１と第１略楕円形孔群５７との間の領域に形成されていればよく、位置や数は特に限定されない。一対の円盤部材５を確実に平行に保つ観点から、固定孔５５は、径方向中央乃至やや外側の領域に少なくとも２点設けることが好ましい。
【００２３】
第１略楕円形孔群５７は、図４に示すように、円盤部材５の径方向外側に同心円上に一定の間隔で多数配置されている。より遠心力を増大させ回転装置の回転力向上を図るという観点から、第１略楕円形孔群５７は円盤部材５の円周近傍に配置されていることが好ましい。第１略楕円形孔群５７は、円盤部材５の中心と第１略楕円形孔群５７の各々の中心を結んだ直線と、第１略楕円形孔群５７の各々の楕円形長軸とがなす角度が、何れも４５度となるように、同心円上に配置されている。
【００２４】
第１略楕円形孔群５７の各々には重錘５７０（以下、複数の重錘をまとめて「円盤部材用重錘群５７０」ということがある。）が挿通される。具体的には、図８に示すように、一対の円盤部材５には、一方の円盤部材５に形成された第１略楕円形孔群の各々と他方の円盤部材５に形成された第１略楕円形孔群５７の各々とに跨るように、重錘の両端部が挿入される。これら円盤部材用重錘群５７０は、円盤部材５の回転に伴って第１略楕円形孔群５７の各々の淵を摺動する。
【００２５】
第１環状部材６は、一対の円盤部材５の内側において当該円盤部材５と略平行に配置される一対の環状の部材である。図５は、第１環状部材６を示す正面図である。第１環状部材６には、円盤部材用重錘群５７０が挿通される第１中心孔６１と、一対の第１環状部材６を互いに固定する固定孔６５と、固定孔６５よりも径方向外側における同心円上に一定の間隔で配置されている第２略楕円形孔群６７と、円盤部材用重錘群５７０のうち２つの重錘の間に係止されるように第１中心孔６１の淵から径方向内側に突出して設けられた第１突起部材６１０と、が形成されている。
【００２６】
一対の第１環状部材６を確実に平行に保つ観点から、固定孔６５は、第１環状部材６において同心円上に少なくとも２点設けることが好ましい。一対の第１突起部材６１０は、円盤部材５の円盤部材用重錘群５７０のうち２つに係止される。したがって、第１突起部材６１０は係止されうる程度の幅と、円盤部材用重錘群５７０の回転運動に追従できる程度の強度を備えていなければならない。
【００２７】
第２略楕円形孔群６７は、第１環状部材６の中心と第２略楕円形孔群６７の各々の中心を結んだ直線と、第２略楕円形孔群６７の各々の楕円形長軸とがなす角度が、何れも４５度となるように、同心円上に配置されている。第２略楕円形孔群６７の各々には重錘６７０（以下、複数の重錘をまとめて「第１環状部材用重錘群６７０」ということがある。）が挿通される。具体的には、図８に示すように、一対の第１環状部材６には、一方の第１環状部材６に形成された第２略楕円形孔群６７の各々と他方の第１環状部材６に形成された第２略楕円形孔群６７の各々とに跨るように、重錘の両端部が挿入される。これら第１環状部材用重錘群６７０は、第１環状部材６の回転に伴って第２略楕円形孔群６７の各々の淵を摺動する。
【００２８】
第２環状部材７は、一対の第１環状部材６の内側において第１環状部材６と略平行に配置される環状の部材である。図６は、第２環状部材を示す正面図である。第２環状部材７には、第１環状部材用重錘群６７０が挿通される第２中心孔７１と、一対の第２環状部材７を互いに固定する固定孔７５と、第１環状部材用重錘群６７０のうち２つの重錘の間に係止されるように第２中心孔７１の淵から径方向内側に突出して設けられた第２突起部材７１０と、が形成されている。
【００２９】
一対の第２環状部材７の内側には、第３環状部材８が略平行に設けられていてもよい。第３環状部材８は第２環状部材７の重石の役割をする。図７は、第３環状部材を示す正面図である。第３環状部材８は第２環状部材７と同一の内径及び外径を有する環状部材である。また、第３環状部材８には、第２環状部材７の固定孔７５と対応する位置に固定孔８５が形成されており、対応する固定孔７５及び固定孔８５をそれぞれ螺合することで、第２環状部材７と一体化することができる。
【００３０】
ローラ９は、略円柱状の部材であって、支持台２の台部２５に設けられた一対のローラ支持孔２３にその両端を挿通することにより、支持台２に回転自在に支持されている。支持台２に支持されたローラ９は、第１環状部材６及び第２環状部材７の双方に当接して第１環状部材６及び第２環状部材７の回転に伴って回転する。ローラ９の回転軸からは、電気を取り出せるような仕組みを設けることができる。ローラ９にこのような仕組みを設けることで、本発明の回転装置１を安定的なクリーンエネルギーの供給装置として活用することができる。
【００３１】
図９は、回転装置の動作を示す概念図である。Ｃ１は、接続部材４を介して一体的に設けられている軸部材３及び円盤部材５の中心である。Ｃ２は、第１環状部材６の中心である。Ｃ３は、一体的に設けられている第２環状部材７及び第３環状部材８の中心である。上述のとおり、回転装置１の回転部１０には、外側から順に円盤部材５、第１環状部材６、第２環状部材７、第３環状部材８が設けられている。そして、第１環状部材６の第１突起部材６１０は、円盤部材５の円盤部材用重錘群５７０のうち２つの重錘の間に係止される。また、第２環状部材７の第２突起部材７１０は、第１環状部材６の第１環状部材用重錘群６７０のうち２つの重錘の間に係止される。
【００３２】
円盤部材用重錘群５７０は円盤部材５の回転に伴って第１略楕円形孔群５７の各々の淵を摺動し、第１環状部材用重錘群６７０は、第１環状部材６の回転に伴って第２略楕円形孔群６７の各々の淵を摺動する。そのため、円盤部材５と中心軸を共有しないで円盤部材５の２つの重錘５７０の間に係止されただけの状態にある第１環状部材６の中心は、円盤部材の中心から第１の側で且つ下側に第１距離ｄ１だけずれている。また、第１環状部材６と中心軸を共有しないで第１環状部材６の２つの重錘６７０の間に係止されただけの状態にある第２環状部材７の中心は、円盤部材の中心から第１の側で且つ下側に第１距離ｄ１より大きい第２距離ｄ２だけさらにずれている。
【００３３】
＜２．効果＞
発明者は、次のように考える。本実施形態では、上述のとおり、回転体１０を構成する円盤部材５の中心と第１環状部材６の中心は、第１の側で且つ下側に第１距離ｄ１だけずれている。また、円盤部材５の中心と第２環状部材７の中心は、第１の側で且つ下側に第２距離ｄ２だけずれている。さらに、回転体１０の回転に伴って円盤部材５の円盤部材用重錘群５７０及び第１環状部材６の第１環状部材用重錘群６７０もそれぞれ異なる動きをとる。したがって、本発明の回転装置１は、長時間に亘って回転し続けることができる。
【００３４】
この回転装置１において、第１環状部材６及び第２環状部材７の双方に当接して回転するローラ９の中心軸に電気を取り出すことができる仕組みを取り付けると、発電装置として用いることができる。この発電装置によれば、巨額の投資を必要としないで、且つ、天然資源や天候に関係なく、長期に亘って安定的にエネルギーを供給することが可能である。
【００３５】
また、この回転装置１において、一対の円盤部材５は、挿通孔５１と第１略楕円形孔群５７との間の領域において一定の箇所が留め具で互いに接合されている。また、一対の第１環状部材６は、第１中心孔６１と第２略楕円形孔群６７との間の領域において一定の箇所が留め具で互いに接合されている。さらに、一対の第２環状部材７も一定の箇所が留め具で互いに接合されている。そのため、回転時においてがたつきを抑制し、より安定した回転を実現することが可能である。
【００３６】
また、第２環状部材７の内側には、第２環状部材７の重石として第３環状部材８がさらに設けられていることから、回転体１０のよりダイナミックな回転運動が可能となる。
【００３７】
また、支持台２は、軸部材３及びローラ９を、軸受を介して支持していることから、これらとの間に生じる摩擦を低減して、回転運動をより円滑に行うことが可能である。
【００３８】
＜３．利用方法＞
本発明の回転装置１における回転体１０では、軸に生じる摩擦力等により、回転運動が徐々に減衰していく。そこで、流水の力を利用して回転体１０に回転力を与える水車を用いた流水回転機関として、長期に亘って安定的にエネルギーを供給することが可能である。例えば、図１０に示すように、回転装置１を船１１上に設けた外輪船としての利用例が可能である。具体的には、船１１上の回転装置１の略中心部から外側に延在する軸部材の両端には、船外の流体を受けて回転し回転装置１の回転力を増幅させる水車状の外輪を設けている。外輪船は、上述の回転装置１の構成を利用したものであり、その回転の原理は、上述の回転装置１と同様である。
【００３９】
本発明による回転装置は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  回転装置、２  支持台、３  軸部材、４  接続部材、５  円盤部材、６  第１環状部材、７  第２環状部材、８  第３環状部材、９  ローラ、５７  第１略楕円形孔群、５７０  円盤部材用重錘群、６７  第２略楕円形孔群、６７０  第１環状部材用重錘群
【図１】
2017028834.tif 000003
【図２】
2017028834.tif 000004
【図３】
2017028834.tif 000005
【図４】
2017028834.tif 000006
【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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