農業の方法と慣行は、国境によって異なります。

• インダストリアル 農業 - 西側の先進工業国 (温帯気候) および熱帯諸国の専門部門

• 緑の革命 農業 - 熱帯地方の恵まれた地域、主にアジア、ラテンアメリカ、北アフリカの灌漑された平野とデルタ

• 資源に乏しい 農業 - 後背地、乾燥地、森林、山、丘、砂漠や湿地の近く。 アジアでは約 1 億人、サハラ以南のアフリカでは 300 億人、ラテンアメリカでは 100 億人がこの形態の農業に依存しています。 自給自足農家の大部分を女性が占めており、サハラ以南のアフリカの食料の約 80%、アジアの食料の 50 ～ 60%、カリブ海の食料の 46%、北アフリカと中東の食料の 31%、世界の 30% を占めています。ラテンアメリカの食品は女性によって生産されています (Dankelman and Davidson 1988)。

明確な農業気候の特徴により、農作物は次のようにグループ化されます。

• フィールド 作物（穀類、油糧種子、繊維、砂糖、飼料作物）は、天水または制御された灌漑によって栽培されます。

• アップランド & 中高地 栽培（小麦、落花生、綿花など）は、灌漑や雨水が十分に利用できない場所で行われます。

• 湿地 耕作（稲作）は、土地を耕し、5 ～ 6 cm の溜まり水で水たまりを作り、苗を移植する場所で行われます。

• 園芸 作物は果物、野菜、花の作物です。

• プランテーションまたは多年生 作物には、ココナッツ、ゴム、コーヒー、紅茶などがあります。

• 牧草地 人間の介入なしに自然が成長するもの。

農作業、手工具および機械

熱帯諸国での農業は労働集約的です。 アジアの耕作地に対する農村人口の比率は、アフリカの 70 倍、ラテンアメリカの 1987 倍です。 人間の努力は、作物生産作業に必要なエネルギーの 1% 以上を提供すると推定されています (FAO XNUMX)。 既存のツール、機器、および作業方法の改善は、人間の負担と疲労を最小限に抑え、農場の生産性を向上させる上で大きな効果があります。 農作物の場合、農場活動は、個人の最大作業能力を参照して、生理学的な仕事の需要に基づいて分類できます (表 XNUMX を参照)。

表 1. 農場活動の分類

出典: Nag、Sebastian、および Marlankar 1980 のデータに基づく。 ナグとチャタジー 1981.

苗床の準備

適切な苗床は、まろやかでありながらコンパクトで、播種の妨げとなる植生がないものです。 苗床の準備には、さまざまな種類のハンド ツール、浅いノミ デジ、荷役動物が引くモールド ボード プラウ (図 1)、または耕作や耕作などのためのトラクターの道具の使用が含まれます。 牛が引く鋤で 0.4 日に約 1 ヘクタール (ha) の土地を耕すことができ、XNUMX 頭の雄牛は XNUMX 馬力 (hp) の電力を供給することができます。

図 1. 牛引きの浅ノミのデジ プラウ

動物が引く器具を使用する場合、作業者は動物のコントローラーとして行動し、ハンドルで器具を導きます。 ほとんどの場合、オペレーターは機械の後ろを歩くか、機器 (ディスクハローやパドラーなど) の上に座っています。 動物が引く道具の操作には、かなりの人間のエネルギー消費が伴います。 15 cm のプラウの場合、人は 67 ヘクタールの面積をカバーするために約 1 km 歩くことができます。 時速 1.5 km の歩行速度では、人間のエネルギー消費量は 21 kJ/分 (約 5.6 × 10⁴ kJ/ha)。 器具のハンドルが長すぎたり短すぎたりすると、身体的な不快感を引き起こします。 Gite (1991) および Gite と Yadav (1990) は、器具の最適なハンドルの高さは 64 ～ 84 cm (オペレーターの中手骨 III の高さの 1.0 ～ 1.2 倍) の間で調整できることを示唆しています。

土をほぐしたりほぐしたりするのに手工具（鍬、シャベル、鍬など）を使います。 Freivalds (1984) は、シャベル作業における単調な作業を最小限に抑えるために、最適な作業速度 (すなわち、シャベル作業速度) (18 ～ 21 スクープ/分)、シャベル負荷 (5 ～ 7 スクープ/分で 15 ～ 20 kg、および 8 kg) を推定しました。 6 ～ 8 スクープ/分)、投球距離 (1.2 m)、および投球高さ (1 ～ 1.3 m)。 推奨事項には、約 32° のショベルリフト角度、長いツール ハンドル、シャベル作業用の大きな角型ブレード、掘削用の丸型ブレード、およびショベルの重量を軽減するためのホロー バック構造も含まれます。

Nag と Pradhan (1992) は、生理学的および生体力学的研究に基づいて、低揚力および高揚力の鍬作業を提案しました (図 2 を参照)。 一般的なガイドとして、作業方法と鍬の設計が、鍬作業の効率を決定する要因となります (Pradhan et al. 1986)。 ブレードを地面に打ち込むモードによって、ブレードが土壌に突き刺さる角度が決まります。 低リフト作業の場合、作業出力は 53 ストローク/分に最適化され、掘削面積は 1.34 m でした。²/分、仕事と休憩の比率は 10:7 です。 高所作業の場合、最適条件は 21 ストローク/分、0.33 m でした。²/掘った土地の分。 ブレードの形状は、長方形、台形、三角形、または円形であり、地域のユーザーの目的と好みによって異なります。 ホーイングのさまざまなモードでの推奨設計寸法は次のとおりです。 2cmまで。

図2 水田の堤防の除草作業

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種まき・定植・施肥

種子の播種と苗の植え付けには、プランター、シーダー、ドリルの使用、および種子の手動散布が含まれます。 種まきと苗の根こそぎ移植には、総工数の約8%が必要です。

• 放送 手作業による種子/肥料の散布、手動操作のブロードキャスターにより、煩わしさを最小限に抑えて均一な散布が可能になります。

• プラウの後ろに播種 木製の鋤で開いた畝に種をまく作業です。

• In 掘削、種子は、種子ドリルまたは種子兼肥料ドリルによって土壌に配置されます。 労働者がドリル（車輪に取り付けられた手動または動物が牽引するユニット）を操作するために必要な押す/引く力は、設計上の重要な考慮事項です。

• ディブリング 手または小さな道具（a ディブラー)、平均間隔 15 x 15 cm または 25 x 25 cm。 曲がったりしゃがんだりした姿勢による指の擦り傷や身体の不快感は、一般的な苦情です。

• In 植え付け、サトウキビセットは畝に長さ30cmで植えられます。 ジャガイモの種いもを平植えし、畝を作ります。

• 世界の米の約 1 分の 3 は、 移植 システム。 これは、たばこや一部の野菜作物にも行われます。 通常、発芽種子は水たまりの畑に密集して散布されます。 苗木を根こそぎにして水たまりに手で、または手動または動力式の移植機で移植します。 手動式の移植機のオペレータは、ユニットの後ろに立ち、ハンドル機構を操作して苗を摘み、移植します。

手作業での移植では、作業員は膝まで泥に浸かる必要があります。 片足または両足を膝で曲げて、乾いた土地に植えるために使用されるしゃがんだ姿勢は、水田では採用できません。 85 ヘクタールの土地に苗を移植するには、約 1980 人時が必要です。 ぎこちない姿勢と静的負荷は心臓血管系に負担をかけ、腰痛を引き起こします (Nag and Dutt 3)。 手動で操作する種まき機は、より高い作業効率を生み出します (つまり、種まき機は手で移植するよりも約 2.5 倍効率的です)。 しかし、水たまりのある畑で機械（図XNUMX参照）のバランスを維持するには、手作業の約XNUMX倍のエネルギーが必要です。

図 3. 改良された発芽播種機の操作

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植物保護

肥料、殺虫剤、除草剤、およびその他の化学薬品散布機は、ノズルからの圧力または遠心力によって操作されます。 大規模な噴霧は、手動またはトラクターに取り付けられた機器を使用する油圧ノズル噴霧噴霧器に基づいています。 ナップザック噴霧器は、車載噴霧器の縮小モデルです (Bull 1982)。

• A 圧縮ナップザック噴霧器 タンク、ポンプ、ノズルとホースを備えたロッドで構成されています。

• A レバー式ナップザック噴霧器 （10～20L）は操作レバー付き。

• A パワーナップザック噴霧器 容量約10リットルのケミカルタンクと1～3馬力の空冷エンジンで構成。 噴霧器とエンジンユニットはフレームに取り付けられ、オペレーターの背中に運ばれます。

• A 手動バケツ噴霧器 & 足踏み式噴霧器 ポンプの操作とスプレーには XNUMX 人必要です。 あ ロッキングスプレー ハンドルレバーの揺動（前後）で操作します。

背負った状態で長時間背負うと、背負式噴霧器/薬剤散布器の振動が人体に悪影響を及ぼします。 ナップザック型噴霧器を使用して噴霧すると、皮膚が露出する可能性があります (汚染全体の 61% が脚、33% が手、3% が胴体、2% が頭、1% が腕) (Bonsall 1985)。 個人用保護服 (手袋とブーツを含む) は、農薬の皮膚汚染を減らすことができます (忘れてください 1991, 1992). 背中に荷物を背負い、噴霧器のハンドルを連続して操作するため（毎分 20 ～ 30 ストローク）、作業は非常に骨の折れる作業です。 さらに、防護服による体温調節負荷があります。 噴霧器の重量と高さ、噴霧器タンクの形状、取り付けシステム、およびポンプの操作に必要な力は、人間工学的に重要な側面です。

かんがい

灌漑は、乾燥地域および半乾燥地域での集約的な作物の前提条件です。 太古の昔から、さまざまな土着の装置が水を持ち上げるために使用されてきました。 さまざまな手動の方法で水を持ち上げるのは、肉体的に大変です。 給水ポンプ セット (電気式またはエンジン式) が利用可能であるにもかかわらず、手動操作の装置が広く使用されています (例: スイング バスケット、カウンターポイズ ウォーター リフト、水車、チェーンおよびウォッシャー ポンプ、往復ポンプ)。

• A スイングバスケット 灌漑用水路から水を持ち上げるために使用されます (図 4 を参照)。 バスケットの容量は約4～6リットルで、動作頻度は約15～20回/分です。 XNUMX 人のオペレーターが、バスケットの動きの方向に対して直角に作業します。 この仕事は、ぎこちない体の動きや姿勢を採用するなど、激しい身体活動を必要とします。

• A カウンターポイズウォーターリフト 垂直ポールに支えられた水平レバーの端に取り付けられたコンテナで構成されています。 作業者はカウンターウェイトに力を加えて装置を操作します。

• 往復ポンプ （ピストンシリンダータイプのハンドポンプ）往復モードでは手で、回転モードではペダリングで操作します。

図 4. スイング バスケットを使用して用水路から水を持ち上げる

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除草と混植

望ましくない植物や雑草は、作物の収量と品質を損ない、植物の害虫を隠し、灌漑コストを増大させることで損失を引き起こします。 収穫量の減少は、成長の厚さや雑草の種類によって 10 ～ 60% の幅があります。 人間の労働力の約 15% は、耕作期の除草に費やされます。 女性は通常、草むしりに従事する労働力の大部分を占めています。 典型的な状況では、労働者は 190 ヘクタールの土地を手作業または手鍬で除草するのに約 220 時間から XNUMX 時間を費やします。 スペードは、除草や間栽培にも使用されます。

いくつかの方法 (例: 機械、化学、生物、文化的) のうち、機械による除草は、手で雑草を引き抜くか、手鍬や単純な除草機などの手動ツールを使用して、乾いた土地と湿った土地の両方で役立ちます (Nag and Dutt 1979; Gite および Yadav 1990)。 乾燥した土地では、労働者は地面にしゃがみ、片足または XNUMX 本の足を膝で曲げ、鎌または手鍬を使用して雑草を取り除きます。 水のある土地では、労働者は前かがみの姿勢を取り、手作業または除草機の助けを借りて雑草を取り除きます。

除草機（例えば、ブレードとレーキ、プロジェクションフィンガー、ダブルスイープタイプの除草機）を使用する際の生理的要求は、手作業による除草よりも相対的に高くなります。 しかし、手作業による除草より除草機による除草の方が作業効率が大幅に向上します。 手作業の除草作業におけるエネルギー需要は、作業能力の約 27% にすぎませんが、さまざまな草取り業者の場合、エネルギー需要は 56% にもなります。 しかし、110ヘクタールを耕すのに140～5人時程度を要するホイール式除草機の場合、負担は比較的少ない。 ホイール式除草機 (プッシュ/プル) は、20 つまたは 1 つのホイール、ブレード、フレーム、およびハンドルで構成されています。 毎分約 9.81 ～ 20 ストロークの頻度で、約 40 ～ XNUMX キログラム (XNUMX kgf = XNUMX ニュートン) の力 (押すまたは引く) が必要です。 しかし、ホイール式除草機の技術仕様は、より良い操作のために標準化する必要があります。

収穫

米や麦の収穫には、作物生産に費やされる総工数の 8 ～ 10% が必要です。 収穫の機械化が急速に進んでいるにもかかわらず、手作業への大規模な依存（図 5 を参照）は今後数年間続くでしょう。 手作業による収穫では、手工具 (鎌、大鎌など) が使用されます。 大鎌は、その広い範囲をカバーするため、世界のいくつかの地域で一般的に使用されています. ただし、鎌で収穫するよりも多くのエネルギーを必要とします。

図 5. 鎌を使った小麦の収穫

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鎌の人気の理由は、その構造と操作の単純さにあります。 鎌は、木製のハンドルに取り付けられた、滑らかなまたは鋸歯状のエッジを持つ湾曲した刃です。 鎌のデザインは地域によって異なり、鎌の種類によって心肺負荷に違いがあります。 出力は110～165mまで変化²/hour、土地 90 ヘクタールあたり 60 および 16 人時に相当する値。 ぎこちない作業姿勢は、背中や手足の関節に関連する長期的な臨床的合併症につながる可能性があります。 曲がった姿勢での収穫には、乾いた土地と湿った土地の両方で移動できるという利点があり、しゃがむよりも約18％速くなります。 ただし、曲がった姿勢はしゃがむよりも 1988% 多くのエネルギーを必要とします (Nag et al. XNUMX)。

水田、小麦、サトウキビ畑では、収穫事故、裂傷、切り傷が一般的です。 ハンド ツールは主に右利きの人向けに設計されていますが、多くの場合、安全性への影響を認識していない左利きのユーザーが使用します。 鎌の設計における重要な要素は、ブレードの形状、ブレードのセレーション、ハンドルの形状とサイズです。 人間工学の研究に基づいて、鎌の推奨設計寸法は次のとおりです。重量、200 g。 全長33cm。 ハンドルの長さ、11cm。 ハンドルの直径、3 cm。 ブレードの曲率半径、15 cm。 ブレードの凹み、5cm。 鋸歯状の鎌の場合: 歯ピッチ、0.2 cm。 歯の角度、60°。 切断面の長さと弦の長さの比 1.2。 労働者は極端な気候条件下で活動を行うため、熱帯農業では健康と安全の問題が非常に重要です。 心肺緊張は、長時間の作業で蓄積されます。 極端な気候条件と熱中症は、労働者にさらなるストレスを与え、作業能力を低下させます。

収穫機には、芝刈り機、チョッパー、ベーラーなどがあります。 農作物の収穫には、動力式または動物が牽引する刈り取り機も使用されます。 コンバイン（自走式またはトラクター式）は、集約的な耕作が行われ、労働力不足が深刻な場合に役立ちます。

ソルガムの収穫は、耳の頭を切ってから植物を切るか、その逆です。 収穫された綿花は、ボールが成熟するにつれて手で 3 ～ 5 回摘み取ります。 ジャガイモとサトウダイコンの収穫は、手作業 (図 6 を参照) または動物やトラクターの動力を利用したブレード ハローまたは掘削機を使用して行われます。 落花生の場合、つるは手で引っ張るか、掘削機を使用して取り除き、さやを分離します。

図 6. 手鍬を使った手作業によるジャガイモの収穫

脱穀

脱穀には、穂先から穀物を分離することが含まれます。 水田の頂点から穀物を脱穀する昔からの手作業の方法は、耳の頭を足でこする、収穫した作物を板の上で叩く、動物の踏みつけなどです。 脱穀は適度に重い作業に分類されます (Nag and Dutt 1980)。 叩いて手動で脱穀する場合（図 7 を参照）、中型の水田/小麦から毎分約 1.6 ～ 1.8 kg の穀物と 1.8 ～ 2.1 kg のわらが分離されます。

図7 叩いて脱穀する籾穂

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機械式脱穀機は脱穀とふるい分けを同時に行います。 ペダル式脱穀機（振動または回転モード）は、毎分穀物（籾/小麦）で 2.3 ～ 2.6 kg、ワラで 3.1 ～ 3.6 kg の生産量を増加させます。 ペダル脱穀 (図 8 を参照) は、叩いて手で脱穀するよりも激しい作業です。 回転する太鼓の上で水田を漕いだり保持したりすると、筋肉に大きな負担がかかります。 ペダル脱穀機の人間工学的な改善により、座った姿勢と立った姿勢を交互に行うリズミカルな脚の動きが可能になり、姿勢への負担が最小限に抑えられます。 脱穀機の最適な運動量は、ローリング ドラムの重量が約 8 kg のときに到達する可能性があります。

図 8. 動作中のペダル脱穀機

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緑の革命地域では、動力脱穀機が徐々に導入されています。 基本的に、それらは原動機、脱穀ユニット、ふるい分けユニット、供給ユニット、およびきれいな穀物の排出口で構成されています。 自走式コンバインは、穀物の収穫機と脱穀機を組み合わせたものです。

動力脱穀機や飼料カッターを使用した穀物脱穀では、死亡事故が報告されています。 脱穀機による中等度から重度の傷害の発生率は、脱穀機 13.1 頭あたり 1992 でした (Mohan and Patel XNUMX)。 ローターで手足を負傷する恐れがあります。 投入シュートの位置によっては、作物を脱穀機に投入する際にぎこちない姿勢になることがあります。 脱穀機に動力を供給するベルトも、怪我の一般的な原因です。 飼料カッターを使用すると、オペレーターは飼料を可動刃に送り込む際に怪我をする可能性があります。 子供が機械で遊んで怪我をする。

作業員は不安定な台の上に立つことがよくあります。 急な動きやバランスの喪失が発生した場合、胴体の重量が手を脱穀ドラム/飼料カッターに押し込みます。 脱穀機は、投入シュートが肘の高さにあり、オペレーターが安定した台の上に立つように設計する必要があります。 飼料カッターの設計は、次のように安全のために改善される可能性があります (Mohan and Patel 1992)。

• フィード ローラーの前のシュートに配置された警告ローラー

• カッターを使用していないときにフライホイールを固定するためのロック ピン

• 手足を押しのけ、衣服の絡まりを防ぐギアカバーとブレードガード。

落花生を脱穀する場合、伝統的な方法は、片手で植物を持ち、棒またはグリルに叩きつけることです。 とうもろこしの脱穀には、筒状のとうもろこし殻むき機が使用されます。 作業者は、手のひらに装置を持ち、装置に穂軸を挿入して回転させ、穂軸からトウモロコシの粒を分離します。 この装置での出力は約 25 kg/時間です。 手動ロータリー式とうもろこし殻むき機は、作業量が多く、50 時間あたり約 120 ～ XNUMX kg です。 ハンドルの長さ、それを操作するのに必要な力、および操作の速度は、手動回転式とうもろこし殻むき機において重要な考慮事項です。

ふるい分け

ふるい分けとは、手扇風機やペダル扇風機、電動扇風機などを使って空気を吹き付けて籾殻から穀粒を分離する工程です。 手動の方法 (図 9 を参照) では、内容物全体が空中に舞い上がり、粒子と籾殻が運動量の差によって分離されます。 機械式とうみ機は、人間のかなりの努力で、手またはペダルで操作できます。

図 9. 手動ふるい分け

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その他の収穫後の作業には、穀物の洗浄と等級分け、殻むき、皮むき、殻むき、皮むき、スライス、繊維の抽出などが含まれます。 収穫後の作業では、さまざまなタイプの手動操作機器が使用されます (例: ジャガイモの皮むき器とスライサー、ココナッツの皮むき器)。 剥皮 殻の破砕と種子の除去を伴う（落花生、トウゴマなど）。 落花生の皮剥機は、さやから穀粒を分離します。 手作業による皮むきは生産量が非常に少ないです (2 時間あたり約 40 kg の鞘の殻むき)。 労働者は、座りっぱなしやしゃがみ姿勢が続くことによる身体の不快感を訴えます。 振動モードまたは回転モードの剥皮機では、60 時間あたり約 XNUMX ～ XNUMX kg のさやが生産されます。 砲撃 & 煽る 穀粒の内部からの種皮または外皮の分離を指す（例：水田、大豆）。 伝統的な籾摺り機は手動 (手または足) で操作され、アジアの農村部で広く使用されています。 手や足で加えることができる最大の力によって、デバイスのサイズやその他の特性が決まります。 現在、籾摺りには電動精米機が使われています。 キマメなどの一部の穀物では、種皮または殻がしっかりと付着しています。 そのような場合の殻の除去は呼ばれます 脱皮.

さまざまなハンドツールや手動操作の器具では、グリップのサイズとハンドルにかかる力が重要な考慮事項です。 ハサミの場合、両手でかけられる力が重要です。 ハンドツールに関連するほとんどの怪我は軽微なものに分類されますが、その結果はしばしば痛みを伴い、治療が遅れるため身体に障害をもたらします。 手工具の設計変更は、村の職人が簡単に製作できるものに限定する必要があります。 電動機器では、安全面を十分に考慮する必要があります。 現在入手可能な安全靴と手袋は非常に高価であり、熱帯地方の農家には適していません。

手動のマテリアル ハンドリング タスク

ほとんどの農業活動は、手作業による資材処理作業 (重い荷物の持ち上げ、下げ、引っ張り、押し、運搬など) を伴うため、筋骨格系の緊張、転倒、脊椎損傷などの原因となります。 落下高さが 2 m を超えると、落下による負傷率が劇的に増加します。 犠牲者が柔らかい土、干し草、または砂の上に落ちた場合、衝撃力は何倍にも減少します。

農村地域では、50 から 100 kg の重さの荷物が毎日数マイル運ばれることがあります (Sen and Nag 1975)。 一部の国では、女性と子供が遠くから大量の水をくみ上げなければなりません。 これらの骨の折れる作業は、可能な限り最小限に抑える必要があります。 水上運搬のさまざまな方法には、頭、腰、背中、肩で運ぶことが含まれます。 これらは、さまざまな生体力学的影響と脊椎障害に関連しています (Dufaut 1988)。 肩の荷を運ぶ技術、手押し車のデザインなどを改善する試みがなされてきました。 横ヨークとヘッドロードを使用した荷物輸送は、正面ヨークよりも効率的です。 男性が運ぶことができる負荷の最適化は、示されたノモグラムから得ることができます (図 10)。 ノモグラムは、酸素要求量 (独立変数) と負荷と歩行速度 (従属変数) の間で描かれた重回帰に基づいています。 結果を識別するために、変数全体のグラフに目盛りを付けることができます。 1.4 つ目の変数を見つけるには、50 つの変数を知る必要があります。 例えば、酸素要求量が毎分 30 リットル (人の最大作業能力の約 65% に相当) で、歩行速度が毎分 XNUMX m の場合、最適な負荷は約 XNUMX kg になります。

図 10. 歩行速度と仕事の酸素要求量を参照して、頭/ヨークにかかる負荷を最適化するためのノモグラム。

農業活動の多様性を考慮して、道具や機械の再設計、作業方法、機械への安全ガードの設置、不利な労働環境への人間の曝露の最適化などに向けた特定の組織的措置は、農業人口の労働条件を大幅に改善する可能性があります。 (クリスティアーニ 1990)。 農業の方法と実践、道具と設備に関する広範な人間工学的研究は、何十億人もの農業労働者の健康、安全、生産性を改善するための多くの知識を生み出す可能性があります。 これは世界最大の産業であり、この部門の原始的なイメージ、特に資源の乏しい熱帯農業は、タスク指向に変わる可能性があります。 したがって、地方の労働者は仕事の危険性に関する体系的な訓練を受けることができ、安全な作業手順を開発することができます。

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