(57)【要約】【課題】杭孔内における任意の複数の採取位置から容易に杭孔充填物を採取できる杭孔充填物採取装置を提供する。【解決手段】杭孔２に挿入可能で挿入方向である一方向に順次連結された複数の採取ユニット５，６を具備する。各採取ユニット５，６は、杭孔充填物３を収容可能な採取室11を有する。この採取室11に採取口12および移動可能で採取口12を開閉する開閉部13を設ける。また、開閉部13は油圧シリンダ15の駆動によって移動する。そして、各採取ユニット５，６では、油圧シリンダ15が個別に駆動可能であり、その駆動によって、各開閉部13が独立して移動可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭孔から未固結状態の杭孔充填物を採取する杭孔充填物採取装置であって、
杭孔に挿入可能な複数の採取ユニットを具備し、
各採取ユニットは、前記杭孔充填物を収容可能な採取室と、前記採取室に設けられた採取口と、前記採取室に移動可能に設けられ前記採取口を開閉可能な開閉部と、前記開閉部を移動させる駆動装置とを有し、
前記各採取ユニットの前記駆動装置は個別に駆動可能で各開閉部が独立して前記採取口を開閉可能である
ことを特徴とする杭孔充填物採取装置。
【請求項２】
駆動装置を駆動させる流体を供給する流体圧ポンプと、
前記駆動装置および前記流体圧ポンプに接続され、前記流体圧ポンプからの流体を前記各駆動装置に供給するための第１の流体圧ラインおよび第２の流体圧ラインと、
これら各流体圧ラインと前記駆動装置との連通状態を切り替える切替手段とを具備し、
前記切替手段によって前記各流体圧ラインと前記流体圧シリンダとの連通状態を操作することで、前記第１の流体圧ラインまたは前記第２の流体圧ラインを通って供給される流体により任意の駆動装置が駆動して任意の開閉部が移動する
ことを特徴とする請求項１記載の杭孔充填物採取装置。
【請求項３】
採取ユニットは、採取室に設けられその採取室内に収容された杭孔充填物を排出するための排出口を有し、
前記排出口は、前記採取ユニットの杭孔への挿入方向を前記採取ユニットの上下方向とした場合に、採取口より下側に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の杭孔充填物採取装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の杭孔充填物採取装置を用いた杭孔充填物の採取方法であって、
地中に設けられた杭孔に杭孔充填材を築造し、
少なくとも１つの採取ユニットにおける採取口が前記杭孔内における所定位置に配置されるように未固結状態の杭孔充填物に前記採取ユニットの少なくとも一部を埋没させ、
駆動装置の駆動により前記採取ユニットの開閉部を移動させて前記採取口を開口し、
その採取口から未固結状態の杭孔充填物が採取室内に流入し、
前記駆動装置の駆動によりその採取ユニットの前記開閉部を移動させて前記採取口を閉塞する
ことを特徴とする杭孔充填物の採取方法。
【請求項５】
一の採取ユニットにて杭孔内における一の採取位置の杭孔充填物を採取した後、
杭孔充填物採取装置が杭孔内に挿入されたままの状態で、他の採取ユニットにて杭孔内における他の採取位置の杭孔充填物を採取する
ことを特徴とする請求項４記載の杭孔充填物の採取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭孔内に充填された未固結状態の杭孔充填物を採取するための杭孔充填物採取装置、および、杭孔充填物の採取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既製コンクリート杭等の杭の施工においては、地中に形成された杭孔内にセメントミルクや、セメントミルクと地中の土砂とが混合撹拌されたものであるソイルセメント等の杭孔充填物を築造して、その杭孔充填物が未固結状態のうちに、杭を地中の所定位置に配置されるように杭孔内に設置した後、杭孔充填物が固結し杭と杭孔充填物とが一体化されることで、支持力が発現する。
【０００３】
杭の支持力を確保するためには、杭の根固め部（底部）および杭孔内における杭周部の杭孔充填物の強度管理が重要である。
【０００４】
また、根固め部や杭周部の強度を管理するには、杭が設置される杭孔内の原位置において、専用の採取装置を用いて、未固化状態の杭孔充填物を試料として採取し、地上にて圧縮強度等の品質を確認する必要がある。
【０００５】
杭孔内から未固化状態の杭孔充填物を採取する技術としては、例えば特許文献１には、杭孔の掘削および杭孔充填物の築造後に、掘削装置の掘削具（オーガヘッド）と取り替えられて、杭孔から未固化状態の杭孔充填物を採取する構成の採取装置が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、掘削装置に組み込まれ、杭孔の掘削および杭孔充填物の築造後に直ちに未固化状態の杭孔充填物を採取する構成の採取装置が記載されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、複数の採取容器を有し、同時に杭孔内の複数箇所から未固化状態の杭孔充填物を採取可能な採取装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２３７１９２号公報
【特許文献２】特開２０１４−４７５３１号公報
【特許文献３】特開２０１７−１７９８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現在、建築工事においては根固め部範囲のみ杭孔充填物を採取し、土木工事においては杭周部範囲のみ杭孔充填物を採取して、品質確認することが一般的である。
【００１０】
しかしながら、今後、１つの杭孔内において、異なる深度にて複数種類のセメント配合の杭孔充填物を採取し、それぞれ品質確認する必要性が高まることも想定される。
【００１１】
特許文献１および特許文献２の構成では、採取口や採取容器が１箇所のみで、杭孔内において１箇所のみから杭孔充填物を採取するものであるため、１つの杭孔において異なる深度の複数の箇所から杭孔充填物を採取する場合には、採取装置で採取した杭孔充填物を回収し、再度杭孔充填物を採取する作業を繰り返す必要がある。
【００１２】
このような採取作業の繰り返しにより作業時間が長くなると、杭孔充填物の固結が進行して、杭孔充填物をスムーズに採取できなくなる可能性がある。
【００１３】
また、特許文献３の構成では、複数の採取口が同時に開閉されるため、単に杭孔内における複数箇所から杭孔充填物を採取できるだけであり、任意の複数の深度にて杭孔充填物を採取できるものではない。
【００１４】
したがって、杭孔内において任意の複数の採取位置から容易に杭孔充填物を採取できる技術が求められていた。
【００１５】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、杭孔内における任意の複数の採取位置から容易に杭孔充填物を採取できる杭孔充填物採取装置、および、杭孔充填物の採取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】
【００１６】
請求項１に記載された杭孔充填物採取装置は、杭孔から未固結状態の杭孔充填物を採取する杭孔充填物採取装置であって、杭孔に挿入可能な複数の採取ユニットを具備し、各採取ユニットは、前記杭孔充填物を収容可能な採取室と、前記採取室に設けられた採取口と、前記採取室に移動可能に設けられ前記採取口を開閉可能な開閉部と、前記開閉部を移動させる駆動装置とを有し、前記各採取ユニットの前記駆動装置は個別に駆動可能で各開閉部が独立して前記採取口を開閉可能であるものである。
【００１７】
請求項２に記載された杭孔充填物採取装置は、請求項１記載の杭孔充填物採取装置において、駆動装置を駆動させる流体を供給する流体圧ポンプと、前記駆動装置および前記流体圧ポンプに接続され、前記流体圧ポンプからの流体を前記各駆動装置に供給するための第１の流体圧ラインおよび第２の流体圧ラインと、これら各流体圧ラインと前記駆動装置との連通状態を切り替える切替手段とを具備し、前記切替手段によって前記各流体圧ラインと前記流体圧シリンダとの連通状態を操作することで、前記第１の流体圧ラインまたは前記第２の流体圧ラインを通って供給される流体により任意の駆動装置が駆動して任意の開閉部が移動するものである。
【００１８】
請求項３に記載された杭孔充填物採取装置は、請求項１または２記載の杭孔充填物採取装置において、採取ユニットは、採取室に設けられその採取室内に収容された杭孔充填物を排出するための排出口を有し、前記排出口は、前記採取ユニットの杭孔への挿入方向を前記採取ユニットの上下方向とした場合に、採取口より下側に配置されているものである。
【００１９】
請求項４に記載された杭孔充填物の採取方法は、請求項１ないし３いずれか一記載の杭孔充填物採取装置を用いた杭孔充填物の採取方法であって、
地中に設けられた杭孔に杭孔充填材を築造し、
少なくとも１つの採取ユニットにおける採取口が前記杭孔内における所定位置に配置されるように未固結状態の杭孔充填物に前記採取ユニットの少なくとも一部を埋没させ、駆動装置の駆動により前記採取ユニットの開閉部を移動させて前記採取口を開口し、その採取口から未固結状態の杭孔充填物が採取室内に流入し、前記駆動装置の駆動によりその採取ユニットの前記開閉部を移動させて前記採取口を閉塞するものである。
【００２０】
請求項５に記載された杭孔充填物の採取方法は、請求項４記載の杭孔充填物の採取方法において、一の採取ユニットにて杭孔内における一の採取位置の杭孔充填物を採取した後、杭孔充填物採取装置が杭孔内に挿入されたままの状態で、他の採取ユニットにて杭孔内における他の採取位置の杭孔充填物を採取するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、各採取ユニットの駆動装置が個別に駆動可能で各開閉部が独立して移動可能であるため、杭孔内における任意の複数の採取位置から容易に杭孔充填物を採取できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る杭孔充填物採取装置の構成を示す断面図である。
【図２】同上杭孔充填物採取装置の第１の採取ユニットの採取口の開口状態を示す模式図である。
【図３】同上杭孔充填物採取装置の第１の採取ユニットの採取口の閉塞状態を示す模式図である。
【図４】同上杭孔充填物採取装置の第２の採取ユニットの採取口の開口状態を示す模式図である。
【図５】同上杭孔充填物採取装置の第２の採取ユニットの採取口の閉塞状態を示す模式図である。
【図６】同上杭孔充填物採取装置により杭孔充填物を採取する際の動作説明図である。
【図７】図６に続く動作説明図である。
【図８】図７に続く動作説明図である。
【図９】図８に続く動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施の形態の構成について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図１において、１は杭孔充填物採取装置であり、地中に設けられた杭孔２に挿入され、その杭孔２内に充填されて築造された未固結状態のセメントミルクやソイルセメント等の杭孔充填物３を採取するものである。
【００２５】
この杭孔充填物採取装置１は、例えばオーガ等の掘削装置の先端に掘削ビットに換えて取り付けられる取付部４と、この取付部４に接続された複数（例えば２つ）の採取ユニット５，６とを具備している。なお、以下においては、杭孔充填物採取装置１が杭孔２に挿入された状態を基準に上下方向とする。すなわち、杭孔２に挿入された状態において一方向（挿入方向）である軸方向を上下方向とする。
【００２６】
各採取ユニット５，６は、杭孔２に挿入可能な略円柱状のユニット本体７と、このユニット本体７の軸方向（上下方向）の両端部に設けられたフランジ部８とを有している。そして、一の採取ユニット５における上端部に位置するフランジ部８と取付部４のフランジ部９とが連結されることで、取付部４と採取ユニット５とが上下方向に接続される。また、一の採取ユニット５のおける下端部に位置するフランジ部８と、他の採取ユニット６における上端部に位置するフランジ部８とが連結されることで、複数の採取ユニット５，６が上下方向に順次接続される。
【００２７】
各採取ユニット５，６は、杭孔充填物３を収容可能な採取室11と、この採取室11の側面に設けられた採取口12と、採取室11に移動可能に設けられ採取口12を開閉可能な開閉部13と、採取室11に設けられ採取室11内に収容された杭孔充填物３を排出するための排出口14と、開閉部13を移動させるための駆動装置としての油圧シリンダ15とを有している。
【００２８】
採取室11は、ユニット本体７において上下方向の中心部より下側に設けられた中空状の箇所であり、品質確認に必要な所定量の杭孔充填物３を収容可能である。
【００２９】
採取口12は、採取室11において上下方向の中心よりやや上側に設けられた矩形状の開口であり、この採取口12から杭孔２内の未固結の杭孔充填物３が採取口12内へ流入する。
【００３０】
開閉部13は、ユニット本体７内において上下方向に摺動可能な円柱状部材である。そして、採取室11に対して上下方向に移動することで、採取口12より上側に位置した上昇状態と、側面視で採取口12に重なって採取口12を閉塞した下降状態とに切り替えられる。すなわち、開閉部13が下降状態から上昇することで採取口12が開放され、開閉部13が上昇状態から下降することで採取口12が閉塞される。
【００３１】
排出口14は、採取室11における採取口12より下側に設けられている。具体的には、各採取ユニット５，６のうち、最も下側に配置される採取ユニット６においては、採取室11の底部に配置され、取外可能に設けられた蓋体16を手動で取り外すことで開放される。また、採取ユニット６の上側に配置される採取ユニット５においては、採取室11の側面における採取口12より下側に配置され、取外可能に設けられた蓋体17を手動で取り外すことで開放される。そして、採取室11に杭孔充填物３が収容された状態の杭孔充填物採取装置１を地上に引き上げた後に、各採取ユニット５，６の蓋体16，17をそれぞれ取り外すことで開放状態の排出口14を通って採取室11から杭孔充填物３が排出される。
【００３２】
油圧シリンダ15は、各採取室11に対して１つ設けられており、採取ユニット５，６に対して固定して設けられたシリンダ本体18と、このシリンダ本体18に対して進退移動可能なロッド19とを有している。
【００３３】
ロッド19の先端には開閉部13が固定されている。すなわち、油圧によってシリンダ本体18に対してロッド19が進退移動することで、そのロッド19とともに開閉部13が上下動し、採取口12が開閉される。
【００３４】
ここで、杭孔充填物採取装置１は、油圧シリンダ15に流体としての作動油を所定の圧力で供給する流体供給手段としての作動油供給手段21を具備している。
【００３５】
この作動油供給手段21は、図示しない流体圧ポンプとしての油圧ポンプと、各採取ユニット５，６の油圧シリンダ15および油圧ポンプに接続され、油圧ポンプからの作動油を各採取ユニット５，６のシリンダ本体18へ供給するための第１の流体圧ラインとしての第１の油圧ライン22および第２の流体圧ラインとしての第２の油圧ライン23とを有している。
【００３６】
また、第１の油圧ライン22におけるシリンダ本体18との接続部24a，24bのうちの採取ユニット５のシリンダ本体18との接続部24a、および、第２の油圧ライン23におけるシリンダ本体18との接続部24c，24dのうちの採取ユニット６のシリンダ本体18との接続部24dには、各油圧ライン22，23とシリンダ本体18との連通状態を切り替える切替手段としてのシーケンスバルブ25，26が設けられている。そして、シーケンスバルブ25，26によって各油圧ライン22，23と各シリンダ本体18との連通状態を操作することで、第１の油圧ライン22または第２の油圧ライン23を通って油圧シリンダ15に供給される流体により任意の油圧シリンダ15が選択的に駆動する。
【００３７】
より具体的に説明すると、シーケンスバルブ25，26は、例えば所定以上の圧力が作用することでシリンダ本体18への方向にのみ開通する弁であり、例えばその開口圧力は２０ＭＰａに設定されている。
【００３８】
そして、図２に示すように、油圧ポンプによって第１の油圧ライン22から作動油が供給され、その作動油によって２０ＭＰａの圧力が導入されることで、シーケンスバルブ25が開通し、ロッド19がシリンダ本体18内へ挿入されるように押し上げられ開閉部13が上昇して採取ユニット５の採取口12が開口する。なお、採取ユニット６では、第１の油圧ライン22からシリンダ本体18に作動油が流入し、採取口12が閉塞された状態が維持される。
【００３９】
一方、図３に示すように、油圧ポンプによって第２の油圧ライン23から作動油が供給され、その作動油によって１０ＭＰａの圧力が導入されることで、採取ユニット５ではそのまま作動油がシリンダ本体18内へ流入してロッド19がシリンダ本体18外へ露出するように下方へ押し下げられ、開閉部13が下降して採取口12が閉塞される。なお、採取ユニット６においては、１０ＭＰａの油圧ではシーケンスバルブ26が開通しないため、第２の油圧ライン23からシリンダ本体18内に作動油は流入せず採取口12が閉塞された状態が維持される。
【００４０】
また、図４に示すように、油圧ポンプによって第２の油圧ライン23から作動油が供給され、その作動油によって２０ＭＰａの圧力が導入されることで、シーケンスバルブ26が開通し、ロッド19がシリンダ本体18内へ挿入されるように上方へ押し上げられ開閉部13が上昇して採取ユニット６の採取口12が開口する。なお、採取ユニット５においては、第２の油圧ライン23からシリンダ本体18に作動油が流入するため、採取口12が閉塞された状態が維持される。
【００４１】
一方、図５に示すように、油圧ポンプによって第１の油圧ライン22から作動油が供給され、その作動油によって１０ＭＰａの圧力が導入されることで、採取ユニット６ではそのまま作動油がシリンダ本体18内へ流入してロッド19がシリンダ本体18外へ露出するように下方へ押し下げられ、開閉部13が下降して採取口12が閉塞される。なお、採取ユニット５においては、１０ＭＰａの油圧ではシーケンスバルブ25が開通しないため、第１の油圧ライン22からシリンダ本体18内に作動油は流入せず採取口12が閉塞された状態が維持される。
【００４２】
このように、杭孔充填物採取装置１では、各採取ユニット５，６における油圧シリンダ15を個別に駆動可能であり、各開閉部13が独立して移動可能である。
【００４３】
次に、上記杭孔充填物採取装置１を用いた杭孔充填物３の採取方法を説明する。
【００４４】
まず、掘削装置にて、地中に杭孔２を掘削しその杭孔２にセメントミルク（杭周固定部27）やソイルセメント（根固め部28）等の杭孔充填物３を築造する。
【００４５】
掘削装置を杭孔２から引抜いた後、その掘削装置の先端掘削ビットを杭孔充填物採取装置１に交換する。
【００４６】
図６に示すように、杭孔２に杭孔充填物採取装置１を挿入し、その杭孔充填物採取装置１を未固結状態の杭孔充填物３に埋没させていく。
【００４７】
また、図７に示すように、採取ユニット５の採取口12が杭孔２内における杭周固定部27の所定位置（所定深度）に配置された状態で、第１の油圧ライン22から２０ＭＰａで作動油を導入する。この第１の油圧ライン22からの採取ユニット５のシリンダ本体18への作動油の導入によって、ロッド19および開閉部13が上昇し採取ユニット５の採取口12が開口されて、杭周固定部27の杭孔充填物３が採取ユニット５の採取室11へ流入する。
【００４８】
採取ユニット５の採取室11に杭孔充填物３を収容した後、第１の油圧ライン22からの作動油の供給を停止するとともに、第２の油圧ライン23から１０ＭＰａで作動油を導入する。この第２の油圧ライン23からの採取ユニット５のシリンダ本体18への作動油の導入によって、ロッド19および開閉部13が下降して採取ユニット５の採取口12が閉塞される。
【００４９】
採取ユニット５，６の採取口12が閉塞した状態にて、杭孔充填物採取装置１を杭孔２においてさらに深く挿入する。
【００５０】
また、図８に示すように、採取ユニット６の採取口12が杭孔２内における根固め部28の所定位置（所定深度）に配置された状態で、第２の油圧ライン23から２０ＭＰａで作動油を導入する。この第２の油圧ライン23からの採取ユニット６のシリンダ本体18への作動油の導入によって、ロッド19および開閉部13が上昇し採取ユニット６の採取口12が開口されて、採取ユニット６の採取室11へ杭孔充填物３が流入する。
【００５１】
採取ユニット６の採取室11に杭孔充填物３を収容した後、第２の油圧ライン23からの作動油の供給を停止するとともに、第１の油圧ライン22から１０ＭＰａで作動油を導入する。この第１の油圧ライン22からの採取ユニット６のシリンダ本体18への作動油の導入によって、ロッド19および開閉部13が下降して採取ユニット６の採取口12が閉塞される。
【００５２】
そして、図９に示すように、採取ユニット５，６の採取口12が閉塞した状態にて、杭孔充填物採取装置１を地上へ引き上げ、各採取ユニット５，６に収容された杭孔充填物３を排出口14から排出させて回収する。
【００５３】
なお、このように採取した杭孔充填物３は、例えば所定の型枠に注入し、所定材齢まで養生後、脱型および整型し、一軸圧縮強度試験に供して品質確認を行なう。
【００５４】
次に、上記一実施の形態の効果を説明する。
【００５５】
上記一実施の形態によれば、各採取ユニット５，６の油圧シリンダ15が個別に駆動可能で各開閉部13が独立して移動可能であるため、杭孔２内における任意の複数の採取位置から容易かつ正確に杭孔充填物３を採取できる。すなわち、図６ないし図９に示すように、一度の杭孔２内への挿入によって、例えば杭周固定部27および根固め部28それぞれでの任意の位置で杭孔充填物３を採取できる。
【００５６】
そのため、従来のように１箇所ずつでの採取を繰り返す場合に比べて、任意の複数箇所の杭孔充填物３を効率的に採取して作業時間を短縮でき、作業コストの上昇を抑えることができるとともに、回収した際に目視レベルにて不備を発見した場合に、杭孔充填物３の再施工による是正が比較的容易である。
【００５７】
また、採取作業の時間を短縮できるため、杭孔充填物３を未固結で流動性を有する状態で回収しやすく、より適切に品質確認の試験に供することができる。
【００５８】
さらに、任意の複数の所定位置それぞれで正確に杭孔充填物３を回収でき、例えば図６ないし図９のように杭周固定部27１箇所と根固め部28１箇所で採取するだけでなく、杭周固定部27２箇所で採取する場合や、根固め部28２箇所で採取する場合にも適用でき、様々な採取パターンに正確に対応できる。
【００５９】
既存の掘削装置に対して先端掘削ビットに取り替えて取付可能であるため、既存の既製コンクリート杭工法（例えばプレボーリング工法）に適用可能である。
【００６０】
油圧ポンプと、第１の油圧ライン22および第２の油圧ライン23と、シーケンスバルブ25，26とによって、各油圧シリンダ15を個別に駆動させる構成では、その油圧動作およびデータに基づき、杭孔２内において開閉部13の移動による採取口12の開閉を行なった位置を地上においてリアルタイムに確認できる。
【００６１】
採取ユニット５，６は、排出口14が採取口12より下側に配置されているため、採取した杭孔充填物３をスムーズに回収できる。
【００６２】
なお、上記一実施の形態では、流体圧回路を利用して採取ユニット５，６の各開閉部13を独立して移動させる構成としたがこのような構成には限定されず、各開閉部13が独立して移動可能な構成であれば適宜変更できる。
【００６３】
また、排出口14が採取口12より下側に配置された構成としたが、このような構成には限定されず、排出口14の位置は適宜変更でき、また、採取口12と排出口14とを兼用する構成にしてもよい。
【００６４】
杭孔充填物採取装置１は、２つの採取ユニット５，６が軸方向に順次連結された構成としたが、このような構成には限定されず、採取ユニットの数は適宜変更できる。
【００６５】
また、杭孔充填物採取装置１は、掘削装置の掘削ビットに換えて取り付けられる構成としたがこのような構成には限定されず、例えば掘削装置における掘削ヘッドとスクリュー軸との間に取り付けられた構成等にしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１    杭孔充填物採取装置
２    杭孔
３    杭孔充填物
５    採取ユニット
６    採取ユニット
11    採取室
12    採取口
13    開閉部
14    排出口
15    駆動装置としての油圧シリンダ
22    第１の流体圧ラインとしての第１の油圧ライン
23    第２の流体圧ラインとしての第２の油圧ライン
25    切替手段としてのシーケンスバルブ
26    切替手段としてのシーケンスバルブ
【図１】
2020051094.tif 000003
【図２】
2020051094.tif 000004
【図３】
2020051094.tif 000005
【図４】
2020051094.tif 000006
【図５】
2020051094.tif 000007
【図６】
2020051094.tif 000008
【図７】
2020051094.tif 000009
【図８】
2020051094.tif 000010
【図９】
2020051094.tif 000011