(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風向計や風速計を設置する気象観測用ポールであって、
地面に立て起こすマストの地面側の端部に、前記マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記マストを立て起こすＶフレームを有することを特徴とする気象観測用ポール。
【請求項２】
風向計や風速計を設置する気象観測用ポールであって、
地面に立て起こす第1マストの地面側の端部に前記第１マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記第１マストを立て起こす第１Ｖフレームを有し、
前記第１マストとヒンジボックスを介して接続された第２マストとを有し、
該第２マストのヒンジボックス側の端部に前記第２マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記第２マストを立て起こす第２Ｖフレームを有することを特徴とする気象観測用ポール。
【請求項３】
請求項１に記載の気象観測用ポールの立設方法であって、
前記マストおよびＶフレームにロープを掛けて引っ張ることによりマストを立て起こすことを特徴とする気象観測用ポールの立設方法。
【請求項４】
請求項２に記載の気象観測用ポールの立設方法であって、
前記第１マストおよび第１Ｖフレームにロープを掛けて引っ張ることにより第１マストを立て起こす第１マスト立設工程と、
前記第２マストと第２Ｖフレームにロープを掛けて引っ張ることにより前記ヒンジボックスを中心として第２マストを旋回させる第２マスト立設工程とを有することを特徴とする気象観測用ポールの立設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象観測用ポールおよび気象観測用ポールの立設方法に関する。
【０００２】
具体的には、例えば、風力発電設備の設置予定地における高所に被測定点の風向計や風速計を設置する気象観測用ポールおよび気象観測用ポールの立設方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、環境問題への関心が高まり、風力発電設備の設置量は、着実に増加してきている。
【０００４】
今後も、風力発電等の新エネルギーの普及促進を図るための関連法案の充実に伴い、風力発電設備の設置量は、飛躍的に増加するものと考えられる。
【０００５】
さらに、設置される場所としては、欧州等の事例から見ても、陸地のみならず、海上にも建設される可能がある。
【０００６】
しかしながら、風力発電は、そのエネルギー源を自然の風としているため、高い性能の発電設備を大量に設置したとしても、風況（風速および風向）条件の悪いところに設置すると、十分な発電電力が得られない。
【０００７】
さらに、十分な量の風が吹いている場所であっても、風速や風向が頻繁に変わるような風況条件の場所に風力発電設備を設置すると、設備の寿命が短くなったり、最悪の場合は、設備の破損等の事故に至ることもある。
【０００８】
そのため、風力発電設備の設置を予定する場合には、例えば、図１２に示すように、風車型風向風速計（風向計および風速計）が取付けられた高さ３０Ｍまたは４０Ｍ程度の支柱（ポール）を風力発電用風車建設予定地に建て、この風車型風向風速計によって、風車設置場所選定のための風況（風速および風向）調査が行われる。
【０００９】
なお、３０Ｍポールの場合は地上高２０Ｍと３０Ｍの位置に、４０Ｍポールの場合は地上高３０Ｍと４０Ｍの位置に、それぞれ風向計および風速計が取付けられている。
【００１０】
即ち、高さ３０Ｍ〜４０Ｍ程度の支柱（ポール）を風力発電の風車設置予定位置に建設し、そのポールに取り付けられた風車型風向風速計を用いて定点観測を行い、その場所での風向風速を定期的（例えば、週毎、月毎、年毎）に計測し、そのデータを集計することによって風力発電用風車の建設予定場所の風況調査を行っていた。
【００１１】
この方法では、ポールを設置するための広大な作業用地の確保と整地が必要であるうえ、風車型風向風速計が取り付けられたポールの設置工事に高所作業が必要となり多大な手間とコストがかかるといった問題があった。
【００１２】
また、風力発電機は急速に大型化が進み、現在は２０００ＫＷが標準になりつつあり、これは、ハブ高さ（ローターの回転中心）が７０〜８０ｍ程度に相当する。そのため、発電事業者は、そのハブ高さ付近で風況観測を実施したいという強い希望を持っている。
【００１３】
また、資源エネルギー庁の外郭団体ＮＥＤＯは、風況観測に補助金を出しているが、それは３０ｍまでの高さのものに対してであった。それが、Ｈ１７年から４０ｍ以上５０ｍまでに変更された。
【００１４】
従来の気象観測用ポールの方式として、例えば、ジンポールに掛けたワイヤを引っ張ることにより気象観測用ポール全体を立て起こすジンポール方式があるが、設置作業に広い土地が必要であるうえ、立てる際の圧縮荷重にポールが耐えられなくなるため高さ６０ｍ位が限界だった。
【００１５】
また、現地でトラスを組み上げるトラス方式も一部に採用されているが、高所作業が必要になるため建設コストが高価となるという問題点があった。
【００１６】
従って、高さ１００ｍ級の気象観測用ポールを容易に、比較的狭い土地で、且つ比較的安価に立てることができれば大きなメリットとなる。
【００１７】
前述の従来技術の問題点を解決する手段として、例えば、特開２００４−１０１２６５号公報（下記特許文献１）には、レーザレーダが設置されている位置より所定の距離だけ離れた地表面上の高度データを得るステップと、この地表面上の複数の所定の位置から上方に所望の高さだけ移動した点を被観測点とし、各被観測点の極座標系による位置データを算出し、算出された位置データを保存するステップと、保存された各被観測点の位置データを用いて各被観測点の風向および風速の計測が行えるようにレーザレーダの走査方法を予め設定するステップとを有し、予め設定されたレーザレーダの走査方法に従って、各被観測点の風向および風速の計測を自動的に行うことにより、レーザレーダを用いて、多数の被観測点のデータを自動的に効率よく取得できる風力発電用風車建設予定地の風向風速計測方法が提案されている。
【００１８】
しかし、この特許文献１は、レーザレーダを用いて検出した位置データに基づいて被観測点における風向や風速を推定する方法を提供するものであり、実際の被観測点における風向や風速を正確に測定することはできなかった。
【００１９】
また、ドップラー・ソーダー（音響風速計）を用いることにより、地上から数百ｍの高度の風速を測定できるが、この方式は研究用などの特殊な場合にしか用いられておらず、経済産業省の補助金が認められているのは、従来の機械式（カップ式）の風速計によるデータのみである。
【特許文献１】特開２００４−１０１２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、気象観測用ポールを設置するための作業スペースを低減することができ、また、ポールの設置工事が簡単な気象観測用ポールおよび気象観測用ポールの立設方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は前述の課題を解決するために鋭意検討の結果、複数のマストをヒンジボックスを介して旋回自在に接続することにより、ポールを設置するための作業スペースを低減することができ、また、ポールの設置工事が簡単な気象観測用ポールおよび気象観測用ポールの立設方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）風向計や風速計を設置する気象観測用ポールであって、
地面に立て起こすマストの地面側の端部に、前記マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記マストを立て起こすＶフレームを有することを特徴とする気象観測用ポール。
（２）風向計や風速計を設置する気象観測用ポールであって、
地面に立て起こす第1マストの地面側の端部に前記第１マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記第１マストを立て起こす第１Ｖフレームを有し、
前記第１マストとヒンジボックスを介して接続された第２マストとを有し、
該第２マストのヒンジボックス側の端部に前記第２マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記第２マストを立て起こす第２Ｖフレームを有することを特徴とする気象観測用ポール。
（３）（１）に記載の気象観測用ポールの立設方法であって、前記マストおよびＶフレームにロープを掛けて引っ張ることによりマストを立て起こすことを特徴とする気象観測用ポールの立設方法。
（４）（２）に記載の気象観測用ポールの立設方法であって、前記第１マストおよび第１Ｖフレームにロープを掛けて引っ張ることにより第１マストを立て起こす第１マスト立設工程と、前記第２マストと第２Ｖフレームにロープを掛けて引っ張ることにより前記ヒンジボックスを中心として第２マストを旋回させる第２マスト立設工程とを有することを特徴とする気象観測用ポールの立設方法。
＜作用＞
（１）および（３）の発明によれば、地面に立て起こすマストの地面側の端部に、前記マストに対して垂直なＶ字状の面を構成するＶフレームを有するので、
マストの立て起こし時にマストに水平力を与えることができるので、地上のアンカーによる支線による水平力の拘束を与える必要がなく、マストの立て起こし作業を、安全確実、かつ、迅速容易に行うことができる。
（２）の発明によれば、前記第１マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記第１マストを立て起こす第１Ｖフレームを有し、該第１マストとヒンジボックスを介して接続された第２マストとを有し、該第２マストのヒンジボックス側の端部に、前記第１マストに対して垂直なＶ字状の面を構成し、ロープを引っ掛けて引っ張ることにより前記第２マストを立て起こす第２Ｖフレームを有するので、ヒンジボックスを中心として第２マストを第１マストに対して旋回させることにより、気象観測用ポールを立て起こすために必要なスペースを低減することができる。
（４）の発明によれば、前記第１マストおよび第１Ｖフレームにロープを掛けて引っ張る第１マスト立設工程と、前記第２マストと第２Ｖフレームにロープを掛けて引っ張ることにより前記ヒンジボックスを中心として第２マストを旋回させる第２マスト立設工程とを有することにより、地面からロープを引っ張って固定するだけで高所作業が必要でないうえ、マストの本数を増やすことにより、例えば１００ｍ程度の高さの気象観測用ポールを簡単に立設することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、Ｖフレームを用いることにより、マストの立て起こし時にマストに水平力を与えることができるので、地上のアンカーによる支線による水平力の拘束を与える必要がなく、マストの立て起こし作業を、安全確実、かつ、迅速容易に行うことができるうえ、複数のマストをヒンジボックスを介して旋回自在に接続することにより、ポールを設置するための作業スペースを低減することができ、また、ポールの設置工事が簡単な気象観測用ポールおよび気象観測用ポールの立設方法を提供することができ、具体的には以下のような、産業上有用な著しい効果を奏する。
１）気象観測用ポールを立て起こすために必要な作業スペースを低減することができる。
２）地上からロープを引っ張って固定するだけで高所作業が必要でないうえ、マストの本数（ヒンジボックス）を増やすことにより、例えば１００ｍ程度の高さの気象観測用ポールを簡単に立て起こすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
発明を実施するための最良の形態について図１乃至図１３を用いて詳細に説明する。
【００２４】
図１乃至図３において、１はジンポール、２はマスト、３はＶフレーム、４は第１Ｖフレーム、５は第２Ｖフレーム、６は第１マスト、７は第２マストを示し、同じ構成要素について同じ符号を用いることにより重複した説明を省略する。
【００２５】
図１は、従来のジンポール方式の気象観測用ポールにおける立て起こし前の状態を例示する図である。
【００２６】
図１に示すように、従来方式では、ジンポールを用いてマストの重量を持ち上げるが、その際に生ずる圧縮力による長柱座屈の発生を抑えるために、左右のアンカーに繋がれたワイヤーロープＭ２Ａ２やＭ２Ａ４などによって、拘束を与えていた。
【００２７】
図２は、従来のジンポール方式の気象観測用ポールにおける立て起こし中の状態を例示する図である。
【００２８】
図２に示すように、マスト２を立て起こす際には、水平方向に配置した支線の長さ調整が必要であり、この支線の長さ調整が適切に行われない場合には、マストには極めて容易に大きな曲がり変形が生じ、折損に至ることも少なくない。
【００２９】
図３は、本発明のＶフレーム方式の気象観測用ポールにおける立て起こし中の状態を例示する図である。
【００３０】
図３に示すように、従来のジンポールの代わりに、地面に立て起こすマスト２の地面側の端部にマスト２に対して垂直なＶ字状の面を構成するＶフレーム３を設けることにより、Ｖフレーム３とマスト２を結ぶワイヤロープにより、マストの重量のみならず、水平力も与えることができるので、地上のアンカーの支線による水平力の拘束を与える必要がない。従って、Ａ３やＡ４のアンカーからの支線を弛緩させたまま、観測塔を水平姿勢から鉛直姿勢までの約９０度の回転作業を何らの調整作業もなく一気に行うことが可能となり、風況観測塔の立て起こし作業が、安全確実、且つ迅速容易にできる。
【００３１】
図４は、本発明の複数のマストを有する気象観測用ポールにおける立て起こし中の状態を例示する図である。
【００３２】
図４に示すように、第1マスト６地面側の端部に前記第１マスト６対して垂直なＶ字状の面を構成する第１Ｖフレーム４有し、前記第１マスト６ヒンジボックスを介して接続された第２マスト７を有し、該第２マスト７ヒンジボックス側の端部に前記第２マスト７対して垂直なＶ字状の面を構成する第２Ｖフレーム５有することにより、地面で組み立てる際には、複数のマストを折り畳んだ状態にすることができるので気象観測用ポールの立設に必要な作業スペースを従来の約１／４にすることができる。
【００３３】
また、ジンポール方式では、気象観測用ポールの高さに構造力学上の制限があったが、本発明の折り畳み方式によれば、高さの上限大きく拡大することが可能となる。
【００３４】
図５および図６は、気象観測用ポールにおける支線の張力を説明する図であり、図１乃至図４のＭ２の位置における力の釣合を断面図で説明したものである。
【００３５】
図５は従来のジンポール方式の場合、図６は本発明のＶフレーム方式の場合を示しており、図６に示すように、本発明のＶフレーム方式の場合には従来のように水平方向の支線を使わなくても、マストに水平方向の力を働かせることができるのでマストを立て起こす際の圧縮力による長柱座屈を防止することができる。
【００３６】
本発明においては、ヒンジボックスとＶフレームを使用することによって折畳み式の気象観測用ポールを実現することができ、その結果、鳶職を必要としないで、１００ｍ程度の高さの観測塔を建てることが可能となる。
【００３７】
また、従来のジンポール方式では、立てることが出来なかった狭小な面積の土地にもこの折畳み方式であれば、建設可能となる。
【００３８】
図７乃至図１２に本発明の気象観測用ポールの立設作業の手順を示す。
【００３９】
図７乃至図１２において、１st Mastは第１マスト、２nd Mastは 第２マスト、Hinge Boxはンジボックス、UPRIGHT Rope 1は立て起こしロープ１、UPRIGHT Rope 2は立て起こしロープ２、Wire Ropeはワイヤロープ、Guy Ropeはガイロープ、Anchorはアンカーを示し、同じ構成要素について同じ符号を用いることにより重複した説明を省略する。
【００４０】
図７は、本発明における気象観測用ポールの地上組み立て工程を例示する図である。
【００４１】
まず、地上にて第１マストと第２マストとを折り畳んだ状態で組み立てる。
【００４２】
第１マストと第２マストとを折り畳んだ状態で組み立てるので、ポールの全長に相当する作業スペースを約１／４に低減することができる。
【００４３】
図７に示すように、第１マストの地面側の端部には、第１マストに垂直な方向に第１Ｖフレーム４が取り付けられている。
【００４４】
Ｖフレームとは、地面に立て起こすマストの地面側の端部に、マストに対して垂直なＶ字状の面を構成するフレームである。
【００４５】
Ｖフレームの先端には滑車が設けられており、この滑車に立て起こしロープ１を掛けて引っ張ることにより、第１マスト１を立て起こすことができる。
【００４６】
また、第１マストの３箇所には、ワイヤロープV12−M１、V12−M2、V12−M３が設けられており、この３本のワイヤロープとＶフレーム先端の滑車とを接続することによって、第１マストを引き上げる際にワイヤロープに生じる張力を３分割することができるので第１マストに働く曲げモーメントを著しく低減することができ、第１マストの破損や変形を防止することができる。
【００４７】
また、第２マストは、ヒンジボックスを介して第１マストに接続されているので、このヒンジボックスを中心として第１マストに対して旋回可能であり、このヒンジボックス側の端部に、Ｖフレームが設けられている。
【００４８】
ヒンジボックスは、第１マストの上部に設置されるボックスであって、第２マスト端部に設けられた回転軸を貫通させる長穴を有することにより、第１マストと第２マストとを相対的に旋回させると同時に、第１マストと第２マストの軸線を一致させる機構を有する部材である。
【００４９】
図７の例では、Ｖフレームは、マストに対して垂直なＶ字状の面を構成するように配置されたフレームであって、その先端には滑車が設けられており、この滑車に立て起こしロープ２およびワイヤロープV22-M4、V22−M5、V22−M6を取り付けて引っ張ることにより第２マストを第１マストに対して旋回させることができる。
【００５０】
本発明においてはマストや、Ｖフレームに用いる材料は問わないが、強度や加工性の観点から、鋼製パイプもしくは鋼製トラスが好ましい。
【００５１】
図８は、本発明における気象観測用ポールの第１マストの立設工程を例示する図である。
【００５２】
第１マストのＶフレーム先端に取り付けられた立て起こしロープ１をウインチ等により地面から引っ張ることにより、張力の方向を変えてワイヤロープV22-M4、V22-M5、V22-M6を引っ張ることにより図８に示すように第１マストを立て起こすことができる。
【００５３】
図９は、本発明における気象観測用ポールの第１マストの固定工程を例示する図である。
【００５４】
地面上のアンカーと第１マストの３箇所とをガイロープで接続することにより、第１マストを直立した状態で固定することができる。
【００５５】
図１０は、本発明における気象観測用ポールの第２マストの立設工程を例示する図である。
【００５６】
図１０に示すように、第２マストのヒンジボックス側の端部に設けられたＶフレームの先端に設けられた滑車に、立て起こしロープ２およびワイヤロープV22-M4、V22-M5、V22-M6を取り付けて、地面に設置したウインチ等で引っ張って張力の方向を変えることにより、第２マストをヒンジボックスを中心として旋回させて立て起こすことができる。
【００５７】
図１１は、本発明における気象観測用ポールの第２マストの立て起こし完了状態を例示する図である。
【００５８】
図１１に示すように、ヒンジボックスを中心として第２マストを旋回させて立て起こしした後、第２マストの３箇所と地面上のアンカーとをガイロープ２−１，２−２、２−３、２−４、２−５、２−６により固定する。
【００５９】
なお、第１マストと第２マストとを折り畳んだ状態ではマストの中心軸を一致させることができないが、ヒンジボックスに回転軸を移動させることができる長穴からなる案内溝を設けることにより、第２マストを立て起こしした後に第２マストの中心軸を第１マストの中心軸方向にシフトさせて一致させることができる。
【００６０】
図１３は、本発明に用いるヒンジボックスの動作を説明する図である。
【００６１】
図１３（a）に示すように、ヒンジボックスは、第１マストの上部に固定されたプレートに第１マストの軸線に対して傾斜した鍵状の長穴を有しており、第２マストの端部に設けられた回転軸がこの長穴に貫通する構造となっている。
【００６２】
図１３（a）は第２マストが折り畳まれた状態を示しており、第１マストと第２マストの軸線を水平方向にずれているのでマスト同士の干渉を回避することなく折り畳むことができる。
【００６３】
図１３（b）に示すように、第２マストを９０度旋回した状態では、第２マストの回転軸が長穴の中をスライドして第１マストの軸線と一致する。
【００６４】
さらに、図１３（c）に示すように、第２マストを１３５度まで旋回した後、最終的に、図１３（ｄ）に示す垂直の位置まで立ち上げることができ、第１マストと第２マストの軸線を一致させることができるので、一体のマストと同等の強度を得ることができる。
【００６５】
なお、図７乃至図１１はマスト数が２本の場合を示しているが、マスト数をさらに多くしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、例えば、風力発電設備の建設候補地における風向や風速を測定する風向計や風速計を設置する気象観測用ポールを、従来に比べて著しく作業スペースが少なく、しかも簡単に設置することができるので、風力発電の利用促進にとって極めて有効であり、ＣＯ２排出削減など地球環境の保護への貢献が期待できるうえ、電波塔への適用もできるなど将来が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来のジンポール方式の気象観測用ポールにおける立て起こし前の状態を例示する図である。
【図２】従来のジンポール方式の気象観測用ポールにおける立て起こし中の状態を例示する図である。
【図３】本発明のＶフレーム方式の気象観測用ポールにおける立て起こし中の状態を例示する図である。
【図４】本発明の複数のマストを有する気象観測用ポールにおける立て起こし中の状態を例示する図である。
【図５】従来のジンポール方式の気象観測用ポールにおける支線の張力を説明する図である。
【図６】本発明のＶフレーム方式の気象観測用ポールにおける支線の張力を説明する図である。
【図７】本発明における気象観測用ポールの地上組み立て工程を例示する図である。
【図８】本発明における気象観測用ポールの第１マストの立設工程を例示する図である。
【図９】本発明における気象観測用ポールの第１マストの固定工程を例示する図である。
【図１０】本発明における気象観測用ポールの第２マストの立設工程を例示する図である。
【図１１】本発明における気象観測用ポールの第２マストの立て起こし完了状態を例示する図である。
【図１２】風向計および風速計を設置した気象観測用ポールを例示する図である。
【図１３】本発明に用いるヒンジボックスの動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  ジンポール
２  マスト
３  Ｖフレーム
４  第１Ｖフレーム
５  第２Ｖフレーム
６  第１マスト
７  第２マスト
１st Mast  第１マスト
２nd Mast  第２マスト
Hinge Box  ヒンジボックス
UPRIGHT Rope 1  立て起こしロープ１
UPRIGHT Rope 2  立て起こしロープ２
Wire Rope V12-M1  ワイヤロープV12-M1
Wire Rope V12-M2  ワイヤロープV12-M2  
Wire Rope V12-M3  ワイヤロープV12-M3
Wire Rope V22-M4  ワイヤロープV22-M4
Wire Rope V22-M5  ワイヤロープV22-M5
Wire Rope V22-M6  ワイヤロープV22-M6
Guy Rope  1-1  ガイロープ１−１
Guy Rope  1-2  ガイロープ１−２
Guy Rope  1-3  ガイロープ１−３
Guy Rope  1-4  ガイロープ１−４
Guy Rope  1-5  ガイロープ１−５
Guy Rope  1-6  ガイロープ１−６
Guy Rope  2-1  ガイロープ２−１
Guy Rope  2-2  ガイロープ２−２
Guy Rope  2-3  ガイロープ２−３
Guy Rope  2-4  ガイロープ２−４
Guy Rope  2-5  ガイロープ２−５
Guy Rope  2-6  ガイロープ２−６
Anchor  アンカー
【要約】
【課題】気象観測用ポールを設置するための作業スペースを低減することができ、また、ポールの設置工事が簡単な気象観測用ポールおよび気象観測用ポールの立設方法を提供する。
【解決手段】風向計や風速計を設置する気象観測用ポールであって、地面に立て起こすマストの地面側の端部に、前記マストに対して垂直なＶ字状の面を構成するＶフレームを有することを特徴とする気象観測用ポールおよび気象観測用ポールの立設方法。好ましくは、第１マストとヒンジボックスを介して接続された第２マストとを有し、該第２マストのヒンジボックス側の端部に前記第２マストに対して垂直なＶ字状の面を構成する第２Ｖフレームを有する。
【選択図】図４【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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