(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端の継手部における継手形状が左右非対称で、横断面形状を同一方向にそろえて直線状に結合可能とし、前記両端の継手部の近傍に打設法線と同方向となるフラット部を有し、互いに係合する鉤状の前記継手の一方が矢板壁の最外縁に対して内向き、他方が外向きに形成され、さらに前記継手の少なくとも一方の継手の基部に突起を有する複数の鋼矢板が前記継手部で連結され、一方の継手の突起ともう一方の継手の外側面とが長手方向に連続して隙間なく溶接されていることを特徴とする矢板式鋼製壁。
【請求項２】
両端の継手部における継手形状が左右非対称で、横断面形状を同一方向にそろえて直線状に結合可能とし、前記両端の継手部の近傍に打設法線と同方向となるフラット部を有し、互いに係合する鉤状の前記継手の一方が矢板壁の最外縁に対して内向き、他方が外向きに形成され、前記内向きの継手側の基部に内向きの突起を有し、さらに前記外向きの継手側の基部に内向きの立上り部を有する複数の鋼矢板が前記継手部で連結され、前記外向きの継手の外側面と前記内向きの突起とが長手方向に連続して隙間なく溶接されていることを特徴とする矢板式鋼製壁。
【請求項３】
前記複数の鋼矢板が前記継手部で連結され、さらに連結された鋼矢板どうしが矢板壁の最外縁に対して互いに内向きに対峙した状態で水中および／または地中に貫入されていることを特徴とする請求項１または２記載の矢板式鋼製壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、廃棄物処理場の有害浸出水を防止するための外周護岸や中仕切り護岸、堤防の遮水壁など高い遮水性が要求される矢板式鋼製壁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下構造物の建設における土留め壁や港湾・水域施設建設時における仮締切り等において鋼矢板が多く用いられている。この理由として、鋼材という高品質材料による高剛性壁体が比較的短い施工期間内で構築することができる他、比較的遮水性に優れることが挙げられる。
【０００３】
鋼矢板本体の鋼材自体は当然ながら完全に水を通さないが、嵌合状態において継手部分に存在する隙間部分が水を通すため、この継手部分の隙間が鋼矢板の遮水性に大きく影響する。
【０００４】
一般的には、打設直後の継手部は比較的水を通しやすい状態であったとしても、時間の経過に伴い、水の流れとともに継手内部に土粒子等が詰まってくるため、遮水性が向上して行くものであるが、土粒子等による継手内部の目詰まりが期待できない場合や、より遮水性を向上させるためには、この継手内部の隙間をできる限り小さくすることも一案として考えられる。
【０００５】
しかしながら、この隙間が小さすぎると、継手部分での打設抵抗が非常に大きくなるという問題を有しており、遮水性と施工性は相反する要求性能となるため、一概に継手部分の隙間を小さくしたり、大きくしたりすることはできず、いかにして継手部の遮水性を高めるかが大きな課題の一つであった。
【０００６】
このような課題を解決するための従来技術の一例としては、継手内部の隙間を埋めるべく、あらかじめ鋼矢板の継手部に遮水用樹脂塗料を塗布するものが挙げられる。これは、比較的透水係数が小さい樹脂塗料によって、継手内部の水の浸透経路を塞いでしまうことでの遮水性の向上を期待したものである。
【０００７】
例えば特許文献１に開示されている技術は、鋼矢板打設前に比較的透水係数の小さい樹脂塗料を継手部内の隙間に塗布し、打設後に周囲の水分を吸収した樹脂が膨張し、継手部内部が樹脂で満たされることによって遮水性を高めるものである。
【０００８】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、打設前の継手部内へ樹脂塗料を塗布する際の塗布むらや打設時の樹脂塗料の塗膜損傷等、不可避的要素により遮水性が低下する場合が挙げられる。
【０００９】
このように欠損部分が発生した場合には、欠損箇所が比較的小さくとも、欠損部分での水の流速は比較的速くなるため、流れによる欠損箇所の拡大の恐れもある。さらに、上記樹脂塗料の性能の経年劣化すなわち耐久性に関しても信頼性の点で問題があるのが現状である。
【００１０】
また、鋼矢板打設後、継手内部の隙間にグラウトを注入することで隙間を埋める技術がある。例えば特許文献２に記載されたものがあり、嵌合される２つの矢板の各継手部部位の一方または両方に部材を設け、この部材により矢板間にグラウト注入空間を形成している。
【００１１】
特許文献２記載の鋼矢板では、グラウト注入空間が相互の継手の嵌合により形成され、継手により空間が完全に閉合されているため、遮水性は高いと考えられるが、継手形状が非常に複雑なため、製造コストが高くなるという欠点がある。また、遮水性が高い一方で継手部の余裕がないことに起因して施工性が悪い。
【００１２】
さらに、この継手形状では、施工延長が曲線状となっている場合等において、２箇所による嵌合のために各鋼矢板を継手部にて角度を付けながら曲線状に施工することは不可能である。さらには、遮水処理後のグラウト材の経年に伴う収縮や、矢板壁への外力の作用による鋼矢板の変形に起因するグラウト材の矢板壁からの剥離の問題も看過できない。
【００１３】
また、最近では特許文献３に開示されているように、継手部を有する鋼矢板において、互いに嵌合する継手部３１，３１の少なくとも一方の継手部の、第１または第２の嵌合内接面に、他方の継手部の第１または第２嵌合内接面と接する間隔保持用突起状体３７と吸水膨潤性遮水材３８を設けたもの（図１１参照）や、特許文献４に開示されているように、鋼板を冷間圧延成形した鋼矢板状の型鋼に、別途製作した継手部材４３を取り付けたものがある（図１２参照）。
【００１４】
ところで、本出願人は既に、特許文献５に記載されているように、鋼矢板５１の継手部５２，５３どうしを嵌合させた際に、一部が重なり合う一対の遮水部材５４，５５により鋼矢板継手部５２，５３を覆う閉合空間が形成されるように、鋼矢板５１のフランジ部分の内面あるいは外面に遮水部材５４，５５の基端部を溶接等で接合し、遮水部材５４，５５の重ね合せ部分で透水量を低減し、鋼矢板５１が回転したり捩じれたりした場合にも継手部５２，５３における隙間の発生をなくして遮水性を大幅に向上させ、また重ね合せ部分の隙間により打設性も損なわれない鋼矢板継手部の遮水構造を提案している（図１３参照）。
【００１５】
さらに、本出願人は、特許文献６に記載されているように、鋼矢板６１どうしの継手部６２，６３近傍の平面部分に、膨張性を有する遮水材６４を設置し、これを覆うように鋼板などからなる拘束部材６５を取り付ける鋼矢板継手部の遮水構造およびその施工方法を提案している（図１４参照）。
【００１６】
特許文献６記載の発明では、遮水材６４は拘束部材６５と鋼矢板６１に挟まれた状態で、遮水材６４自身が持つ膨張力により膨張しようとするため、拘束部材６５から押圧力を受け、継手部における遮水性を確保する。また、鋼矢板６１として、継手部６２，６３の嵌合状態において遮水材６４を設置した側が同一平面をなす形状の鋼矢板６１を用いることで、遮水構造を単純化し、打設性も確保した上で遮水性を高めることができる。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１−１６８７６６号公報
【特許文献２】
特開平１−２８０１２２号公報
【特許文献３】
特開２０００−１９２４５１号公報
【特許文献４】
特開２０００−０７３３６１号公報
【特許文献５】
特開２００１−２１４４３５号公報
【特許文献６】
特開２００２−１４６７７２号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術の項で述べた各発明に共通する問題として、鋼矢板とは別に間隔保持用突起状体、特殊形状の継手部材、遮水部材あるいは拘束部材の製作および取付けの必要があるほか、遮水性を高めるための遮水シール材や膨張性を有する遮水材、あるいはグラウト材などが必要であり、遮水を実現するためのコスト（遮水部材、遮水材等の製造コストや現場施工コスト）が高くつくといったことが挙げられる。
【００１９】
さらに、既述した通り、遮水シール材、膨潤性を有する遮水材あるいはグラウト材の経年劣化や矢板壁に外力が作用した際の剥離に起因する遮水性能の低下という問題がある。
【００２０】
本願発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、本出願人が開発した非対称継手を有する鋼矢板の形状・特徴を生かすことで要求される打設性および遮水性の両者を満足し、比較的安価な製造および施工コストで実現可能であって、さらには、遮水処理後の鋼矢板変形に対しても遮水性能が確保でき、長期に亘り遮水性能を維持するための維持管理が容易な、遮水性に優れた鋼製壁を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る矢板式構成壁は、両端の継手部における継手形状が左右非対称で、横断面形状を同一方向にそろえて直線状に結合可能とし、前記両端の継手部の近傍に打設法線と同方向となるフラット部を有し、互いに係合する鉤状の前記継手の一方が矢板壁の最外縁に対して内向き、他方が外向きに形成され、さらに前記継手の少なくとも一方の継手の基部に突起を有する複数の鋼矢板が前記継手部で連結され、一方の継手の突起ともう一方の継手の外側面とが長手方向に連続して隙間なく溶接されていることを特徴とするものである。
【００２２】
非対称継手を有する鋼矢板としては、直線型、Ｕ型（ウェブとその両側にフランジを有する形状等）のいずれであっても良い。
【００２３】
また、前記一方の継手の突起ともう一方の継手の外側面との間の溶接の種類としては、ＴＩＧ、ＭＩＧ、ＭＡＧ、プラズマアーク等のガスシールドアーク溶接が利用でき、溶接材料やシールドガスの種類等は問わない。
【００２４】
突起の基部に設けられた突起によって、鋼矢板は継手部における回転を拘束される。
【００２５】
本願の請求項２に係る矢板式鋼製壁は、両端の継手部における継手形状が左右非対称で、横断面形状を同一方向にそろえて直線状に結合可能とし、前記両端の継手部の近傍に打設法線と同方向となるフラット部を有し、互いに係合する鉤状の前記継手の一方が矢板壁の最外縁に対して内向き、他方が外向きに形成され、前記内向きの継手側の基部に内向きの突起を有し、さらに前記外向きの継手側の基部に内向きの立上り部を有する複数の鋼矢板が前記継手部で連結され、前記外向きの継手の外側面と前記内向きの突起とが長手方向に連続して隙間なく溶接されていることを特徴とするものである。
【００２６】
すなわち、請求項２に係る発明は、請求項１に係る矢板式鋼製壁において、一方の継手である内向きの継手側の基部に前記突起を有し、他方の継手である外向きの継手側の基部に内向きの立上り部を有する場合に相当する。
【００２７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る矢板式構成壁において、前記複数の鋼矢板が前記継手部で連結され、さらに連結された鋼矢板どうしが矢板壁の最外縁に対して互いに内向きに対峙した状態で水中および／または地中に貫入されていることを特徴とするものである。
【００２８】
本出願人は、既述の従来技術の課題を解決するために、図２に示すような非対称な継手２，３（図２（ａ）  は複数の鋼矢板１を継手部で連結した状態を示す平面図、図２（ｂ）  は継手嵌合部の拡大図）を有する鋼矢板１の継手形状の特徴を生かし、図１（図１（ａ）  は複数の鋼矢板１を継手部で連結し、溶接５を施した状態を示す平面図、図１（ｂ）  はその継手嵌合部の拡大図）に示すような継手嵌合部の溶接５を施すことを発案した。
【００２９】
すなわち、本出願人は、図２に示す左右非対称な継手２，３の嵌合部において、図３に示すように外向き継手３の外側面３ｂと内向きの突起２ａとの間を鋼矢板１の長手方向に連続して溶接した場合と、図４に示すように外向きの継手３側の基部において内向きに突出する立上り部３ａと内向き継手２の外側面２ｂとの間を鋼矢板１の長手方向に連続して溶接した場合の両者を比較して以下の知見を得た。
【００３０】
前者においては溶接が安定し、図３（ａ）  に示すように外向き継手３の外側面３ａと内向きの突起２ａとの間に比較的容易に溶接ビードが隙間なく形成され、この部分における遮水性が得られる。
【００３１】
一方、後者においては溶接が不安定となり、図４（ｂ）  、図４（ｃ）  に示すように外向きの継手３側の基部において内向きに突出する立上り部３ａ、あるいは内向き継手２の外側面２ｂのどちらかに溶接アークが偏った状態で溶接され、上記何れかに盛上がった溶接ビード５ａ，５ｂが形成される。
【００３２】
そのため、鋼矢板１の長手方向に連続して溶接する場合には、溶接速度を前者に比しかなり低下させないと、外向きの継手３側の基部において内向きに突出する立上り部３ａと内向き継手２の外側面２ｂとの間に溶接ビードを隙間なく、遮水性を有するように形成することが困難となる。また、前者に比し、溶接ビード形状は比較的大きく外表面に突出した形状になる。
【００３３】
この現象の原因としては、前者の場合には、外向き継手３の外側面３ｂと内向きの突起２ａから形成される開先角度が図３（ａ）  に示すように鋭角（９０°未満）であるのに対して、後者の場合には、外向きの継手３側の基部において内向きに突出する立上り部３ａと内向き継手２の外側面２ｂから形成される開先角度が図４（ａ）  に示すように鈍角（９０°より大）であるためと考えられる。
【００３４】
なお、ＴＩＧやプラズマアーク溶接のような非消耗電極型の溶接法を外向き継手３の外側面３ｂと内向きの突起２ａの溶接に適用する場合には、溶接材料を用いずに突起２ａを溶融させて外側面３ｂに溶着したり、突起２ａと外側面３ｂを共に溶融させて一体化しても良い（図示せず）。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１、請求項２に係る発明の一実施形態を示したもので、非対称継手２，３を有するＵ型鋼矢板１を１列に連結した後、継手嵌合部を溶接し、鋼製壁Ａを形成している。
【００３６】
この例では、鋼矢板１の内向きの継手２側の基部に継手部における回転を拘束するための内向きの突起２ａが形成され、外向きの継手３側の基部に内向きに突出する立上り部３ａが形成されている。
【００３７】
内向きの継手２と外向きの継手３を係合させて複数の鋼矢板１を連結し、外向きの継手３側の外側面３ｂと内向きの継手２側の突起２ａとを長手方向に連続して隙間なく溶接することで、鋼製壁Ａに高い遮水性を与えている。
【００３８】
鋼製壁Ａの施工方法としては、水中および／または地中に鋼矢板１を１枚ずつ継手２，３を嵌合させながら貫入した後、該継手２，３を溶接する方法でも良いし、複数の鋼矢板１を予め継手部で連結並びに溶接して一体化したものを複数枚用意し、継手２，３を嵌合させながら水中および／または地中に貫入した後、該継手２，３を溶接する方法でも良い。
【００３９】
図５は、請求項１に係る発明の他の実施形態を示したもので、図１の実施形態の場合と同様、非対称継手２，３を有するＵ型鋼矢板１を１列に連結した後、継手嵌合部を溶接し、鋼製壁Ａを形成している。
【００４０】
図１の実施形態との違いとして、図５の実施形態では、外向きの継手３側にも立上り部３ａとの間に、継手部における回転を拘束するための外向きの突起３ｃが形成されており、このような継手２，３を係合させた状態で、外向きの継手３側の外側面３ｂと内向きの継手２側の突起２ａとを長手方向に連続して隙間なく溶接している。
【００４１】
この場合の溶接箇所としては、図示の箇所以外に、外向きの突起３ｃと内向きの突起２の外側面２ｂとの間であってもよい。
【００４２】
また、図１、図５の実施形態の何れの場合も、突起２ａまたは突起３ｃは継手部における回転を拘束することができ、かつ継手２，３どうしが容易に離脱しないものであればよく、例えば図示したものより低いものでもよい。
【００４３】
さらに、継手２，３に対するフラット部４の位置は、図示したような内向きの継手２の最下端および外向きの継手３の最上端だけでなく、継手２，３の嵌合に支障をきたさない位置であれば、特に限定されない。
【００４４】
図６（ａ）  、（ｂ）  は、請求項３に係る発明の一実施形態を示したもので、これらは非対称継手２，３を有するＵ型鋼矢板１を２列に連結した後、鋼矢板１どうしを矢板壁の最外縁に対して互いに内向き方向に対峙させた状態で、各継手嵌合部を溶接し、鋼製壁Ａを形成している。図６（ａ）  が２列の矢板壁が近接しているのに対し、図６（ｂ）  は２列の矢板壁が離間している場合である。
【００４５】
鋼製壁の施工方法としては、各列を別々に水中および／または地中に貫入するのが一般的であるが、可能であれば２列の鋼矢板壁を互いに離間した状態で同時に貫入しても良い。
【００４６】
この場合の特徴としては、２列に水中および／または地中に貫入された対峙する鋼矢板壁に外界と隔離された閉空間が形成されるため、地中に貫入された部分を掘削し、継手嵌合部およびその周辺部の土砂を排除することで、その後の継手嵌合部の溶接施工が容易となる点が挙げられる。
【００４７】
また、遮水処理後は、上記閉空間は外界とは遮断されるため、継手溶接部の監視や補修といった用途にも活用できる。
【００４８】
図７（ａ）  、（ｂ）  は、請求項３に係る発明の他の実施形態を示したもので、これらは非対称継手２，３を有する２枚のＵ型鋼矢板１どうしを矢板壁の最外縁に対して互いに内向き方向に対峙させた状態で、直接溶接あるいは鋼板やＨ形鋼等の鋼材を介して溶接し一体化したものを１列に連結した後、継手嵌合部を溶接して遮水性に優れた鋼製壁Ａを形成している。図７（ａ）  は２枚のＵ型鋼矢板１どうしを直接溶接一体化した場合、図７（ｂ）  はＨ形鋼７を介して溶接一体化してある場合である。
【００４９】
この場合の特徴としては、鋼矢板１の水中および／または地中への貫入が２枚同時に行えるため、施工（打設）能率が向上する他、水中および／または地中貫入後の鋼矢板１どうしの間隔を一定に保持できるため、図１０に示すような移動溶接機の導入に適し、継手嵌合部の溶接施工の効率化が図れる。
【００５０】
また、図６の実施形態の場合と同様に、外界と隔離された閉空間が形成されるため、地中に貫入された部分を掘削し、継手嵌合部およびその周辺部の土砂を排除することで、その後の継手嵌合部の溶接施工が容易となる。
【００５１】
また、遮水処理後は、上記閉空間は外界とは遮断されるため、継手溶接部の監視や補修といった用途に活用できる。
【００５２】
図８は、請求項３に係る発明のさらに他の実施形態を示したもので、非対称継手を有する２枚の直線型鋼矢板１１どうしを矢板壁の最外縁に対して互いに内向き方向に対峙する形で、鋼板１２を介して溶接し一体化したものを１列に連結した後、継手嵌合部を溶接し、鋼製壁Ａを形成している。
【００５３】
この場合も、図７の実施形態と同様、鋼矢板の水中および／または地中への貫入が２枚同時に行えるため、施工（打設）能率が向上する他、水中および／または地中貫入後の鋼矢板１１どうしの間隔を一定に保持できるため、図１０に示すような移動溶接機の導入に適し、継手嵌合部の溶接施工の効率化が図れる。
【００５４】
また、外界と隔離された閉空間が形成されるため、地中に貫入された部分を掘削し、継手嵌合部およびその周辺部の土砂を排除することで、その後の継手嵌合部の溶接施工が容易となる。
【００５５】
また、遮水処理後は、上記閉空間は外界とは遮断されるため、継手溶接部の監視や補修といった用途に活用できる。
【００５６】
なお、以上の実施形態における溶接施工方法としては、図９や図１０に示すような、鋼矢板の長手方向に連続して所定の溶接速度で所定位置の溶接が可能な移動式の溶接機８，９、望ましくは自動溶接ロボットを用いることが施工能率の面から有効であるが、手動介入による溶接でも良い。
【００５７】
また、図９や図１０に例示した移動式溶接機を用いた継手嵌合部の溶接においては、嵌合部に入り込んだ土砂等の異物を排除するため、水あるいはエア等のガスによる溶接位置のパージを溶接直前に行う機能を付与することが望ましい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の鋼製壁は、以上説明したように構成され、連結、貫入された鋼矢板の継手部を隙間なく溶接できるので、鋼矢板どうしの継手部分から地下水や海水が侵入するのを完全に防止することができる。
【００５９】
さらに、膨潤性遮水材や遮水部材等が不要なため、製作コストおよび施工コストが安価で、鋼矢板とＨ形鋼等の他の鋼材と組合わせることで、様々な断面性能を有する鋼製壁が実現できる。
【００６０】
また、請求項３に係る発明では、溶接を施した継手部のモニタリング空間を確保することで、施工完了後の溶接部の維持点検や補修が容易になり、遮水性能が長期にわたり維持できる。
【００６１】
さらに、複数列の鋼矢板を連結・貫入した場合には、継手部の溶接が２列同時に可能となるため、施工時間が短縮でき、施工コストが安価になる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１、請求項２に係る矢板式鋼製壁の一実施形態を示したもので、（ａ）  は平面図、（ｂ）  はその継手嵌合部の拡大図である。
【図２】（ａ）  は本願発明の対象となる非対称継手を有する複数の鋼矢板を継手部で連結した状態を示す平面図、（ｂ）  はその継手嵌合部の拡大図である。
【図３】本願発明における溶接方法として、外向き継手の外側面と内向きの突起との間を鋼矢板の長手方向に連続して溶接する場合の説明図である。
【図４】比較例の不具合な溶接方法として、外向きの継手側の基部において内向きに突出する立上り部と内向き継手の外側面との間を鋼矢板の長手方向に連続して溶接した場合の説明図である。
【図５】請求項１に係る矢板式構成壁の他の実施形態を示したもので、（ａ）  は平面図、（ｂ）  はその継手嵌合部の拡大図である。
【図６】請求項３に係る発明の一実施形態を示す平面図であり、（ａ）  が２列の矢板壁が近接している場合、（ｂ）  は２列の矢板壁が離間している場合である。
【図７】請求項３に係る発明の他の実施形態を示す平面図であり、（ａ）  は２枚のＵ型鋼矢板どうしを直接溶接一体化した場合、（ｂ）  はＨ形鋼を介して溶接一体化してある場合である。
【図８】請求項３に係る発明のさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図９】移動式溶接機を用いた継手嵌合部の溶接方法の一例を示す平面図である。
【図１０】移動式溶接機を用いた継手嵌合部の溶接方法の他の例を示す平面図である。
【図１１】従来例としての特許文献３における遮水構造を示す平面図である。
【図１２】従来例としての特許文献４における遮水構造を示す平面図である。
【図１３】従来例としての特許文献５における遮水構造を示す平面図である。
【図１４】従来例としての特許文献６における遮水構造を示す平面図である。
【符号の説明】
Ａ…鋼製壁、１…鋼矢板、２…内向き継手、２ａ…内向きの突起、２ｂ…外側面、３…外向き継手、３ａ…立上り部、３ｂ…外側面、３ｃ…外向きの突起、４…フラット部、５…溶接、５ａ，５ｂ…溶接ビード、６…溶接、７…Ｈ形鋼、８…移動式溶接機、８ａ…溶接トーチ、８ｂ…走行用レール、８ｃ…走行用ローラー、９…移動式溶接機、９ａ…溶接トーチ、９ｂ…溶接機間間隔調整用パンタグラフ、９Ｃ…位置決め兼走行用ローラー、１１…直線型鋼矢板、１２…鋼板
【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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【図１４】
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