(57)【要約】【課題】受け枠が変型を起し難く、蓋体の食い込み量を抑制ないしは減少可能な地下構造物用急勾配支持蓋装置を提供する。【解決手段】ともに斜面で構成された蓋体の外周面と受け枠の内周面の面接触によって蓋体を受け枠に受け支える構成を有する地下構造物用の急勾配支持蓋装置について、蓋体１１の外周面１４の斜面と受け枠１２の内周面１６の斜面は、垂直断面形状が直線から成る斜面であり、かつ蓋体の外周面１４の斜面と受け枠の内周面１６の斜面の下部のみで面接触し、上記面接触する部分として蓋体の外周面１４の下部又は受け枠の内周面１６の下部に、ともに斜面で構成された接触部２０を設定するとともに、蓋体の外周面の上部又は受け枠の内周面の上部に、上記接触部に対して凹んだ非接触部２１を形成する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに斜面で構成された蓋体の外周面と受け枠の内周面の面接触によって蓋体を受け枠に受け支える構成を有する地下構造物用の急勾配支持蓋装置において、
蓋体の外周面の斜面と受け枠の内周面の斜面は、垂直断面形状が直線から成る斜面であって、かつ蓋体の外周面の斜面と受け枠の内周面の斜面の下部のみで面接触するものとし、
上記面接触する部分として蓋体の外周面の下部又は受け枠の内周面の下部に、ともに斜面で構成された接触部を設定するとともに、蓋体の外周面の上部又は受け枠の内周面の上部に、上記接触部に対して凹んでいる非接触部を形成したことを特徴とする
地下構造物用急勾配支持蓋装置。
【請求項２】
非接触部は、蓋体の外周面の上下方向における全幅に対して３０〜６５％の範囲に設定されている請求項１記載の地下構造物用急勾配支持蓋装置。
【請求項３】
非接触部は、蓋体又は受け枠の半径方向における最大幅が０．１〜０．５ｍｍの範囲に設定されている請求項１記載の地下構造物用急勾配支持蓋装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ともに斜面で構成された蓋体の外周面と受け枠の内周面の面接触によって、蓋体を受け枠に受け支える構成を有する地下構造物用の急勾配支持蓋装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下構造物用の急勾配支持蓋装置は、斜面で構成されている蓋体の外周面と受け枠の内周面の面接触によって蓋体を受け枠に受け支える構成を有しており、斜面の垂直断面形状が直線から成る場合、蓋体又は受け枠の中心軸に対する傾斜の角度はおおむね８〜１０度の範囲に設定され、蓋体を受け枠に嵌め合わせたときに、蓋体の周縁に垂れ下がり状に設けられている、垂下縁の外周面を受け枠の内周面に食い込みを生じさせて、蓋体がガタツキを生じないようにする配慮がなされている。食い込みは、例えば図９〜１０に示したように自動車の荷重が蓋体に加わることによって発生し、この場合には蓋体が押し込まれて受け枠が拡大し（図９Ｂ）、蓋体が本来の受け枠上端の位置より沈下して（図９Ｃ）、自動車の通過によって荷重が取り去られると、受け枠が縮小に転じるが（図１０Ａ）、蓋体の外周面と受け枠の内周面の接触部における摩擦抵抗力として食い込み力が発生し、蓋体が本来の位置に戻れなくなってしまうこととなる（図１０Ｂ）。蓋体が受け枠に食い込み過ぎると、開蓋が困難になったり開蓋不能になったりすることがあり、マンホールが設置されている配管系統の保守作業にも不都合が生じる。
【０００３】
上記嵌め合わせ構造又はその類似嵌め合わせ構造を有する急勾配支持蓋装置について、食い込みを防止する種々の技術的提案もなされており、例えば特開２００５−４８４７９号は受け枠の内周面上部に受け枠凸曲面部、その上方に受け枠壁面部、また下方に受け枠傾斜面部を形成し、蓋体の外周側面部には蓋凸曲面部、その上方に蓋壁面部、また下方に蓋傾斜面部を形成し、受け枠傾斜面部と蓋傾斜面部のみがテーパー嵌合するという発明を開示している。この発明の構成を取る場合、上記テーパー嵌合部よりも上方にほぼＳ字型の隙間が生じることになり、いわゆるテーパー嵌合部分が非常に狭い範囲に限定されるため、面圧が極端に高くなるという問題がある。従来の蓋体では、直径６０ｃｍ、面接触する垂下縁の幅４ｃｍが一般的であり、蓋体表面において耐え得る車両重量を想定した鉛直荷重は７０ＫＮ（約７０トン）を想定すると、簡易な面圧計算では、
蓋体・受け枠接触部の面圧＝７０ｔ／（６０ｃｍ×３．１４×４ｃｍ）＝９２．９ｋｇｆ／ｃｍ２ 
となる。上記特開２００５−４８４７９号の発明における接触部の度合は論じられておらず、数値も不明であるが図４を参照すると符号１３、２３で示される接触部の幅は垂下縁の幅の数分の１以下である。接触部の幅を仮に最大幅の４分の１とすると、
蓋体・受け枠接触部の面圧＝７０ｔ／（６０ｃｍ×３．１４×１ｃｍ）＝３７１．４ｋｇｆ／ｃｍ２ 
と従来の値の４倍になる。
このように極端な面圧が接触部に掛かると摩耗の進行が早く、特に重車両が頻繁に走行することが予測される車道上のマンホールにおいては、破損に至る時間も相当早まると考えられる。上記の事項は、蓋体の外周面と受け枠の内周面の中間部にＳ字型の空隙が形成される特開２００３−２８９３１１号或いは国際公開ＷＯ２００４−１０１９００号などに開示されている発明についても当てはまると考えられる。
【０００４】
また、実開昭５８−１１１２３９号は、蓋体の外周面と受け枠の内周面にそれぞれ上部急傾斜嵌合部と上部急傾斜受け部及び下部急傾斜嵌合部と下上部急傾斜受け部を設けるとともに、それらの間に緩傾斜嵌合部と緩傾斜受け部を設け、上記緩傾斜嵌合部及び受け部間に隙間を形成したマンホールを開示しており、隙間を形成する緩傾斜嵌合部と緩傾斜受け部の間で蓋の沈下を一旦規制して遅行させることにより嵌合を適切に保つことを企図している。しかしいわゆるテーパー嵌合のための急傾斜部分を上下に２箇所形成するということは、上下２箇所の急傾斜部で同時に嵌合することが必要になるが、これを実現するには著しい困難が伴う。即ち、テーパー嵌合のための急傾斜部分を上下に２箇所形成するためには、テーパー加工の途中で加工機の動きを変える必要があるため、特に量産レベルにおいて蓋体の上下２箇所のテーパー面と受け枠の上下２箇所のテーパー面を誤差なく加工することは極めて困難であり、上下２箇所のテーパー面が誤差なく全面接触することも期待できないからである。
【０００５】
また、実開昭６２−１７２７５０号は、蓋体の外周面と受け枠の内周面について、受け枠の上半部のテーパー角度は下半部のテーパー角度よりも小さくし、蓋体の上半部のテーパー角度は受け枠の上半部のテーパー角度と一致し、下半部は垂直に切り欠かれていて、上半部のテーパー部のみで面接触するマンホールを提案している。しかし、受け枠のテーパー面の上半部は円筒形状の上の入口に当たる部分であるから、受け枠構造体の中では最も剛性が低く変形し易い箇所であり、他方の蓋体について見ると、その上半部は蓋体裏面の補強リブによって剛性が高められている部分であるから、最も変形し難い箇所である。結局、受け枠に変形を生じさせ易いため、上記のものも蓋体の食い込みを防止する手段としては不適当である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４８４７９号
【特許文献２】特開２００３−２８９３１１号
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００４−１０１９００号
【特許文献４】実開昭５８−１１１２３９号
【特許文献５】実開昭６２−１７２７５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、受け枠が変型を起し難く、蓋体の食い込み量を抑制ないしは減少可能な地下構造物用急勾配支持蓋装置を提供することである。また、本発明の他の課題は、蓋体の加工によっても、また、受け枠の加工によっても対応が可能であり、かつ蓋体の加工によって対応する場合には、既設のマンホールなどに使用されているものとの交換によって蓋体の異常な食い込みを防止できる地下構造物用急勾配支持蓋装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため、本発明は、ともに斜面で構成された蓋体の外周面と受け枠の内周面の面接触によって蓋体を受け枠に受け支える構成を有する地下構造物用の急勾配支持蓋装置において、
蓋体の外周面の斜面と受け枠の内周面の斜面は、垂直断面形状が直線から成る斜面であって、かつ蓋体の外周面の斜面と受け枠の内周面の斜面の下部のみで面接触するものとし、
上記面接触する部分として蓋体の外周面の下部又は受け枠の内周面の下部に、ともに斜面で構成された接触部を設定するとともに、蓋体の外周面の上部又は受け枠の内周面の上部に、上記接触部に対して凹んでいる非接触部を形成するという手段を講じたものである。
【０００９】
本発明の装置の対象となる蓋体は、蓋体の周縁に垂れ下がり状に設けられている垂下縁を有し、かつその垂下縁の外側が斜面で構成された外周面になっているものが多い。この場合、蓋体の外周面の上下方向における全幅は、垂下縁の垂れ下がり長さと等しくなる。また、蓋体は裏面に補強リブを有し、それによって蓋体表面部分の剛性が高められているものとする。上記の構成を有する蓋体に対して、それを受け支える受け枠はおおむね筒型の構造を有しており、筒型の上部開口の内側が斜面で構成された内周面になっている。即ち、前述した背景技術におけるテーパー嵌合を行う蓋装置と基本的には共通の構成であると言って良い。この装置における傾斜は、下部が上部よりも小さい形態であるから、下向きのテーパー形状である。
【００１０】
本発明の装置は、ともに斜面で構成された蓋体の外周面と受け枠の内周面を有するいわゆるテーパー嵌合蓋を対象とするものであるので、鉄製の蓋と受け枠を有することが前提になる。地下構造物用のいわゆるテーパー嵌合蓋は主としてダクタイル鋳鉄から成るというのが一般的理解であるからであるが、本発明を鋳鉄製品以外に適用可能であることは言うまでもないことである。また、本発明の装置は、円形の平面形状を有する蓋体を主な対象として開発されたものである。しかし、円形の平面形状を有する蓋体でなければ成立しないというものではないので、円形以外の平面形状を有するについても適用することは可能である。
【００１１】
本発明の装置において、蓋体の外周面の斜面と受け枠の内周面の斜面は、垂直断面形状が直線から成る斜面であることが求められる。垂直断面形状が直線から成る斜面であるから、中間部にＳ字型などの空隙が形成されることはない。また、蓋体の外周面の斜面と受け枠の内周面の斜面の下部のみで面接触するものであるから、上下２箇所の急傾斜部で同時に嵌合するというような構成も不要である。従って、従来のテーパー嵌合蓋において使用したのと同様に、旋盤などの加工機によって、所期の接触部を加工することができる。
【００１２】
上記の面接触する部分として、蓋体の外周面の下部又は受け枠の内周面の下部に、ともに斜面で構成された接触部を設定する。このように本発明の装置における接触部は、蓋体の外周面又は受け枠の内周面のどちらに設定しても良いが、斜面の「下部」であることが必要である。そして、蓋体の外周面の上部又は受け枠の内周面の上部に、上記接触部に対して凹んでいる非接触部を形成する。非接触部の形態としては、全範囲において一様であるものと、範囲の始点と終点で異なるものに分かれる。後者の場合において、非接触部の始点が接触部の上端から開始する形態を取ることができるが、この場合には、後述するように、接触部の幅が蓋体の沈下の進行とともに次第に増加する傾向となり、非接触部上部の接触を遅らせることができる（図７、図８参照）。
【００１３】
上記の如く構成されている本発明の装置では、蓋体の外周面の上部又は受け枠の内周面の上部、テーパー嵌合蓋と換言すればその上部は凹んだ非接触部になっているから下部でだけ面接触する。図７を参照して説明すると、接触部の位置を受け枠について見れば、その内周面の下部であり、受け枠を形成している円筒形状の上の入口から内方の位置に当たり、剛性が高いため変形しにくい（図４左参照）。逆に蓋体について見れば、蓋体の下部での接触であるから、蓋体裏面の補強リブによって剛性が高められていないため変形し易いのである（図４右参照）。従って、それぞれ斜面で構成された蓋体と受け枠の接触部を下部に設定することで、受け枠の剛性が高く保たれ、蓋体の剛性を低く、変形し易くなっているので、受け枠に伝える荷重が上半部のテーパー部のみで面接触する特許文献５の例に比較して低下することとなり、食い込み力も減少することとなる。
【００１４】
このような非接触部は、蓋体の外周面の上下方向における全幅に対して３０〜６５％の範囲に設定されることが望ましい。非接触部が、蓋体の外周面の上下方向における全幅に対して３０％よりも小さい場合、鉄蓋の剛性が高くなり好ましくなく、上記全幅に対して６５％を超えると、接触部に掛かる面圧が高くなりすぎるため、接触面が潰れるなどのダメージを受け易くなるからである。なお、上記３０〜６５％という範囲を直径６０ｃｍ、面接触する部分の幅４ｃｍの一般的なものに当てはめると下限の３０％は約１２ｍｍに相当し、上限の６５％は約２６ｍｍに相当する。
【００１５】
本発明の一つの目的は、蓋体と受け枠の接触部の位置と範囲を限定することによって蓋体の食い込みを防止することにあり、その手段の具体的内容については既に説明したとおりである。その結果、蓋体の外周面の上下方向における接触部の残りの部分が非接触となる。そして非接触部は、蓋体又は受け枠の半径方向における最大幅が０．１〜０．５ｍｍの範囲の微小隙間を生じるように設定されることが望ましい。非接触部の、蓋体又は受け枠の半径方向における最大幅を０．１ｍｍよりも大とする理由は、およそ５０μｍを見込む必要がある鉄蓋の塗装厚が加わっても、非接触部に必要な隙間を確保するためであり、０．５ｍｍよりも小とする理由は塵埃以外の進入を排除する趣旨からである。最大０．５ｍｍであれば、芯ずれがあっても１ｍｍ以上の隙間ができることはなく、粗大な異物が侵入する恐れをほぼ無視することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以上のように構成されかつ作用するものであって、蓋体の外周面又は受け枠の内周面の下部にて面接触する接触部を設定したことによって、受け枠が変型を起し難く、蓋体の食い込み量を抑制ないしは減少可能な地下構造物用急勾配支持蓋装置を提供することができるとい効果を奏する。また、本発明によれば、蓋体の加工によっても、また、受け枠の加工によっても対応可能であるとともに、かつ蓋体の加工によって対応する場合には、既設のマンホールなどに使用されているものとの交換によって蓋体の異常な食い込みを防止できる地下構造物用急勾配支持蓋装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１において地下構造物用の急勾配支持蓋装置の構成を説明すると、１１は平面形状が円形の蓋体を示しており、また、蓋体１１はその周縁に垂れ下がり状に設けられている垂下縁１２を有している。上記垂下縁１２によって囲まれた、蓋体１１の裏面には補強リブ１３が設けられていて、蓋体表面部分における剛性が高められている。そして、上記垂下縁１２の外側が斜面で構成された本発明における外周面１４になっている。この外周面１４は下向きテーパー形状の一部としての斜面であって、この斜面は垂直断面形状が直線から成る斜面である。
【００１８】
１５は円筒形状の枠から成る受け枠を示しており、この受け枠１５の内側に、円筒形状の上の入口に当たる部分を上端とし、上端から内側の任意の箇所まで、斜面で構成された本発明における内周面１６が設けられている。この内周面１６も下向きテーパー形状の一部としての斜面であって、上記外周面と面接触可能な、垂直断面形状が直線から成る斜面である。内周面１６の下方には、内方への突部１７が設けられており、その上面は垂下縁１２の下端を受け止められる段部を構成している。受け枠１５の下部にはその外周を取り囲むフランジ１８があり、かつ周方向に等間隔で補強リブ１９が設けられているものの、受け枠１５の上端部は、受け枠構造体の中で最も剛性が低い箇所である。
【００１９】
図１は、また、本発明に係る装置の実施形態の例１を示しており、例１の装置は、蓋体１１の外周面１４の斜面と受け枠１５の内周面１６の斜面の下部のみで面接触する部分として、接触部２０を受け枠１５の内周面１６の下部に設定し、上記接触部２０の上部に接触部２０に対して凹んでいる非接触部２１を形成したものである。例１における非接触部２１は受け枠１５の内周面１６に段状に形成されているもので、段状の非接触部２１は、１３〜２５ｍｍの範囲に設定した場合において良好な結果を示した。上記の寸法は、蓋体１１の外周面１４の上下方向における全幅である垂下縁１２の垂れ下がり長さ４０ｍｍの内の、３２．５〜６３％に相当する。また段状の非接触部２１の深さは０．１〜０．５ｍｍの範囲の微小なものである。２２は、蓋体１１の外周面１４と受け枠１５の内周面１６に形成された段状の非接触部２１との間の微小隙間を示す。
【００２０】
図２は、本発明に係る装置の実施形態の例２を示しており、例２の装置は、蓋体１１の外周面１４の斜面と受け枠１５の内周面１６の斜面の下部のみで面接触する部分として、接触部２３を蓋体１１の外周面１４の下部に設定し、上記接触部２３の上部に接触部２３に対して凹んでいる非接触部２４を形成したものである。この例２においても、非接触部２４は段状に形成されており、その形成範囲は例１の場合と大差ない範囲であった。各図において、例１と共通する構成については図１の符号を援用する。
【００２１】
このような構成を有する本発明の例１の装置では、いわゆるテーパー嵌合を生じ得る接触部２０を、蓋体１１の外周面１４の斜面と受け枠１５の内周面の１６斜面の下部のみの範囲に限定しており（図３参照）、この接触部２０は受け枠１５の円筒形状の内部にあるので、剛性が高く変形し難い。よって蓋体１１の沈下も少なく、食い込み力が減少する。一方、蓋体１１については裏面に補強リブ１３を有しており、蓋体表面部分の剛性が高められているのに対して、垂下縁１２の下部の剛性は相対的に低くなる（図４参照）。総じて受け枠１５の剛性を高く、蓋体１１の剛性を低くすることになるので、受け枠１５の分担する荷重の減少、蓋体１１の沈下量の減少によって、蓋体１１と受け枠１５の接触力が低下し食い込み力が小さくなると理解される。上記の作用は、例１と逆の構成を有する例２にも当てはまる。
【００２２】
図５は、本発明に係る装置の実施形態の例３を示しており、例３の装置は、蓋体１１の外周面１４の斜面と受け枠１５の内周面１６の斜面の下部のみで面接触する点は例１及び２と同じであるが、面接触する部分としての接触部２５を受け枠１５の内周面１６の下部に設定するとともに、接触部２５に対して凹んでいる非接触部２６を、上記接触部２５の上部に形成したものである。例３における非接触部２６は受け枠１５の内周面１６において、その下部の接触部２５よりも急傾斜の斜面によっておおむね連続的に形成されている（実際は傾斜角度の異なる傾斜面の交叉であるから角が形成されて連続していないが、交叉角度は０．３〜１．４度と、連続ともみなせる程度の極小である。）。この例３の急傾斜の非接触部２６についても、１３〜２５ｍｍの範囲において良好な結果が得られた。
２２′は例３における微小隙間を示す。
【００２３】
図６は本発明に係る装置の実施形態の例４を示しており、例４の装置は、蓋体１１の外周面１４の斜面と受け枠１５の内周面１６の斜面の下部のみで面接触する点、例３と同じであり、面接触する部分としての接触部２７を受け枠１５の内周面１６の下部に設定するとともに、接触部２７に対して凹んでいる非接触部２８を、上記接触部２７の上部に形成した点において相違しているものである。なお、共通する構成については符号を援用し、詳細な説明は繰り返さない。
【００２４】
このように構成されている例３の装置も、テーパー嵌合を生じ得る接触部２０を、蓋体１１の外周面１４の斜面と受け枠１５の内周面の１６斜面の下部のみの範囲に限定し、受け枠１５の剛性を高く、蓋体１１の剛性を低くすることになるので、受け枠１５の分担する荷重の減少、蓋体１１の沈下量の減少によって、蓋体１１と受け枠１５の接触力が低下し食い込み力が小さくなると理解される点、例１の装置の場合と同じである。しかしながら、例３の装置の場合、接触部２５と非接触部２６は受け枠１５の内周面１６において、極僅かな傾斜角度の差はあるもののおおむね連続的に形成されているので、図７及び８に示すように、蓋体１１に荷重が加わり沈下が始まると、その沈下の進行に従って接触長さが増加する傾向となる。即ち、接触部において接触している蓋体１１の外周面１４と受け枠１５の内周面１６とはともにダクタイル鋳鉄から成るが、接触圧力は背景技術の欄において説明した１００ｋｇｆ／ｃｍ2  をはるかに越えて１５４〜３３３ｋｇｆ／ｃｍ２ であるので、下部の接触部２５は上記接触圧力によって弾性変形を生じ、蓋体１１の沈下に応じて接触長さが変化するものである。従って、蓋体１１の外周面１４の上端が受け枠１５の内周面１６に接触するに至らないか或いは接触に至るまでの時間を遅らせることができるようになる。以上の作用は、例４の装置においても全く同様である。
【００２５】
本発明に係る装置は上記のように構成されかつ作用するものであるが、段状の非接触部２１、２４及び急傾斜の非接触部２６、２８の加工方法について以下に説明を補足する。加工には蓋体１１の外周面又は受け枠１５の内周面のテーパー加工を全面に亘って行った後で、非接触部２１、２４、２６、２８を追加加工する方法と、蓋体１１の外周面又は受け枠１５の内周面のテーパー加工の途中で加工寸法を変え、一度で非接触部２１、２４、２６、２８を形成する方法があり、どちらの方法も本発明に適用可能である。但し、前者の追加加工方法を取る場合には、被加工物を加工機から取り外すと加工中心がずれて偏心加工となる恐れがあるので、被加工物を加工機にセットしたまま連続的に加工を行う必要がある。また、後者の加工方法を取る場合には、被接触部の加工において加工代が大きくなり切削抵抗が増大するので、旋盤等の加工機にあっては送り速度を遅くし、切削負荷の低減を図ることが望まれる。
【００２６】
本発明の装置によれば、既に説明したことであるが、受け枠１５が変形し難くなり食い込み力が減少するとともに、蓋体１１の変形量増大によって蓋体１１に係る荷重が分散され、受け枠１５の変形力も減少するという利益がある。本発明は蓋体１１を既設の鉄蓋と交換することで異常食い込みの防止が可能になるので、この方式を取る例２及び例４は、路面の掘り起こしを必要とする受け枠１５の交換と比較すると、既設品対策として効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る地下構造物用急勾配支持蓋装置の例１を示す断面説明図とその一部拡大図である。
【図２】同じく本発明の例２を示す断面説明図とその一部拡大図である。
【図３】本発明に係る装置の原理を示す説明図である。
【図４】同じく原理を示すもので蓋体と受け枠を分離して示した説明図である。
【図５】同じく本発明の例３を示す断面説明図とその一部拡大図である。
【図６】同じく本発明の例４を示す断面説明図とその一部拡大図である。
【図７】例３の作用を説明するもので、無荷重時の断面図である。
【図８】同じく例３の作用を説明するもので、荷重時の断面図である。
【図９】従来例を示すもので、荷重による蓋体と受け枠に生じる変化Ａ、Ｂ、Ｃを示す説明図である。
【図１０】同様に従来例において蓋体が受け枠に食い込みを生じる過程Ａ、Ｂを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  蓋体
１２  受け枠
１３  補強リブ
１４  外周面
１５  受け枠
１６  内周面
１７  突部
１８  フランジ
１９  補強リブ
２０、２３、２５、２７  接触部
２１、２４、２６、２８  非接触部
２２、２２′  隙間
【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】
2010031484.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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