(57)【要約】      （修正有）【課題】振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を格納することで、掘進と試料採取を行う方法において、掘削後、コアチューブを引き抜く際のボイリングの発生を防止する土試料採取管及び土試料採取管の掘進方法を提供する。【解決手段】円筒状のケーシング１と、打ち込みシュー３を先端に有するコアチューブ２とを備え、打ち込みシュー３の外周面には、ケーシング１の内周係止部１２と当接する先端側に向けて縮径し周方向に連続する外周係止部３２を形成し、打ち込みシュー３には、外周係止部３２を横断する縦溝４ａを形成する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケーシングと、該ケーシング内に挿入される打ち込みシューを先端に有するコアチューブとを備え、該ケーシングの先端側の内周面には、該打ち込みシューを係止する先端側に向けて縮径し周方向に連続する環状の内周係止部を形成し、該打ち込みシューの外周面には、該内周係止部と当接する先端側に向けて縮径し周方向に連続する外周係止部を形成し、該打ち込みシューには、該外周係止部を横断する溝が形成されていることを特徴とする土試料採取管。
【請求項２】
該溝は、縦溝であって、１箇所または周方向に適宜のピッチで複数箇所形成されていることを特徴とする請求項１記載の土試料採取管。
【請求項３】
該溝は、該打ち込みシューの上端から先端側へ、該ケーシングの先端を越えて、延出されていることを特徴とする請求項２記載の土試料採取管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の土試料採取管を使用し、振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を採取する方法であって、地中に建て込まれたケーシング内部にコアチューブをセットする前、セット中又はセット後に、水又は泥水をケーシング中に注入し、ケーシングとコアチューブを同時打ち込みにより掘進し、コアチューブを引き上げる際、該溝から水又は泥水を流下させる工程を行うことを特徴とする土試料採取管の掘進方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の土試料採取管を使用し、振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を採取する方法であって、ケーシングとコアチューブを同時打ち込みにより掘進し、コアチューブを引き上げる際、ケーシングとコアチューブ間に水又は泥水を注入し、該溝から水又は泥水を流下させる工程を行うことを特徴とする土試料採取管の掘進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動と自重によりケーシングを地盤に掘進する地盤を調査するための土試料採取管の掘進方法及びこれに使用する土試料採取管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば戸建て住宅の宅地等の液状化の判定、汚染状況の調査等を行うボーリング装置を使用した地盤調査方法が行われている。従前のボーリング装置は、ボーリング装置の自重を反力として、ロッド先端に取り付けた掘削器具を回転させることで地盤を切削し、圧入させると共に、水や重泥水を循環させることで土砂を地上に持ち出すことで掘進を行っていた。このため、掘進速度はオペレーターの技量に依存する傾向が強かった。また、水や重泥水を循環させる機材などの準備が必要となり、作業効率が悪いという問題があった。この点を改良したものとして、バイブロドリル（ＶＤ）式ボーリング装置が知られている（特許第５０２１１０４号公報）。
【０００３】
ＶＤ式ボーリング装置は、バイブロドリルという振動と自重により無水でケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を格納することで、掘進と試料採取を可能とした装置である。掘進能力が高いことに加え、掘進と同時に土試料を同時採取することが可能であり、水や重泥水を循環させる機材などの準備が不要であり、作業効率が従来ボーリングより高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０２１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＶＤ式ボーリング装置を使用した掘削では、ある深度を越えると、掘削後、コアチューブを引き抜く際、地下水と一緒に砂質土がケーシング内に入ってくるボイリング現象が発生する。このため、ケーシング内に残っている土の除去に時間がかかるという問題があった。また、ボイリングにより孔底地盤の崩落が発生するため、標準貫入試験が実施できないという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を格納することで、掘進と試料採取を行う方法において、掘削後、コアチューブを引き抜く際のボイリングの発生を防止する土試料採取管及び土試料採取管の掘進方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、上記課題を解決したものであって、円筒状のケーシングと、該ケーシング内に挿入される打ち込みシューを先端に有するコアチューブとを備え、該ケーシングの先端側の内周面には、該打ち込みシューを係止する先端側に向けて縮径し周方向に連続する環状の内周係止部を形成し、該打ち込みシューの外周面には、該内周係止部と当接する先端側に向けて縮径し周方向に連続する外周係止部を形成し、該打ち込みシューには、該外周係止部を横断する溝が形成されていることを特徴とする土試料採取管を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、該溝は、縦溝であって、１箇所または周方向に適宜のピッチで複数箇所形成されていることを特徴とする前記土試料採取管を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、該縦溝は、該打ち込みシューの上端から先端側へ、該ケーシングの先端を越えて、延出されていることを特徴とする前記土試料採取管を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、前記土試料採取管を使用し、振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を採取する方法であって、地中に建て込まれたケーシング内部にコアチューブをセットする前、セット中又はセット後に、水又は泥水をケーシング中に注入し、ケーシングとコアチューブを同時打ち込みにより掘進し、コアチューブを引き上げる際、該溝から水又は泥水を流下させる工程を行うことを特徴とする土試料採取管の掘進方法を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、前記土試料採取管を使用し、振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を採取する方法であって、ケーシングとコアチューブを同時打ち込みにより掘進し、コアチューブを引き上げる際、ケーシングとコアチューブ間に水又は泥水を注入し、該溝から水又は泥水を流下させる工程を行うことを特徴とする土試料採取管の掘進方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、掘削後、コアチューブを引き抜く際、打ち込みシューに形成された縦溝から水又は泥水が流れ出る。このため、採取された地盤重量が水又は泥水に置換され、水又は泥水の自重が孔底地盤を押え、ボイリングの発生を防止する。従って、その後の標準貫入試験等が支障なく続行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における土試料採取管の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における土試料採取管の斜視図である。
【図３】本例の土試料採取管の先端部分の分解拡大断面図である。
【図４】本例の土試料採取管で使用する打ち込みシューの正面図である。
【図５】図４のＸ１−Ｘ１線に沿って見た断面図である。
【図６】図４のＸ２−Ｘ２線に沿って見た断面図である。
【図７】本例の土試料採取管で使用する他の打ち込みシューの正面図である。
【図８】図７のＸ３−Ｘ３線に沿って見た断面図である。
【図９】本発明の実施の形態における土試料採取管の掘進方法を説明する図である。
【図１０】図９に続く工程であり、土試料採取管の掘進方法を説明する図である。
【図１１】従来の土試料採取管の掘進方法を説明する図である。
【図１２】従来の土試料採取管の掘進方法を説明する他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態における土試料採取管を図１〜図６を参照して説明する。土試料採取管１０は、中空円筒状のケーシング１と、該ケーシング内に挿入される打ち込みシュー３を先端に有するコアチューブ２とを備えるものである。ケーシング１は、基本的には無水で掘進するため、孔壁保護を目的として使用するものである。ケーシング１は、長尺状であって長手方向に同径の中空本体部１１と、中空本体部１１の先端に、内径が中空本体部１１の内径より小の縮径部１３を形成している。このため、中空本体部１１と縮径部１３の間には、先端側に向けて漸次縮径し周方向に連続する環状の内周係止部１２が形成される。すなわち、ケーシング１の先端側の内周面には、先端側に向けて漸次縮径し周方向に連続する環状の内周係止部１２が形成されている。内周係止部１２は、打ち込みの際、打ち込みシュー２の外周係止部３２と密に接触して、打ち込みシュー２を係止する機能を有する。ケーシング１の反先端側は、継ぎ足し用の接続部を有している。符号１４は、上下に貫通する中空部である。
【００１５】
コアチューブ２は、ケーシング１内に挿入される長尺状の中空管であり、土壌を採取、格納するものである。このため、コアチューブ２の外径は、ケーシング１の内径より小であり、ケーシング１内にコアチューブ２が挿入された後、ケーシング１とコアチューブ２間には隙間６が生じることになる。また、コアチューブ２の反先端側には、接続用ロッド２２が形成されている。また、コアチューブ２の先端側には、打ち込みシュー３が螺合する螺子部が形成されている。コアチューブ２は、半割状のものであってもよい。これにより、採取された土壌を取り出し易い。符号２３は、上下に貫通する中空部である。
【００１６】
打ち込みシュー３は、短尺状の中空管であり、コアチューブ２の先端に、螺合等により固定されるものである。シュー本体部３１の反先端側には、コアチューブ２に螺合する螺子部３４が形成され、シュー本体部３１の先端側には、内径がシュー本体部３１の外径より小の縮径部３３を形成している。このため、シュー本体部３１と縮径部３３の間に、先端側に向けて漸次縮径し周方向に連続する環状の外周係止部３２が形成される。外周係止部３２は、ケーシング１の内周係止部１２と密に接することになる。これにより、コアチューブ２を打ち込めば、コアチューブ２の外周係止部３２とケーシング１の内周係止部１２とが係止し、ケーシング１と共に、掘進することができる。また、外周係止部３２と内周係止部１２が密に接している部分では、水などが流れることはない。符号５は、上下に貫通する中空部である。
【００１７】
打ち込みシュー３には、外周係止部３２を横断する溝、本例では縦溝４ａが形成されている。外周係止部３２は、コアチューブの長手方向（掘進方向）に直交する周方向に延びており、縦溝４ａは、これを横断することから、縦状の溝（掘進方向に延びる溝）となるものである。これにより、ケーシング１とコアチューブ２間の隙間６に水を入れれば、縦溝４ａを通って、水が流れることになる。すなわち、縦溝４ａは水の流路であり、水の自然流下で流れる程度の幅と深さがあればよい。本例では、打ち込みシュー３のシュー本体部３１の上端から先端側に外周係止部３２を横断して延び、その先は、縮径部３３の先端まで延びている。すなわち、コアチューブ２をケーシング１内に挿入した場合、縦溝４ａは、ケーシング１の先端を越えて、延出されている。すなわち、縦溝４ａは、外周係止部３２を横断していればよく、外周係止部３２を横断して先端側へ長くなってもよい。打ち込みシュー３の縮径部３３とケーシング１間は、僅かな隙間７を形成しているが、縦溝４ａが形成されているため、打ち込みシュー３の縮径部３３とケーシング１間にも十分な水の流路を形成して、縮径部３３とケーシング１間の水の流下を促進することができる（図９参照）。
【００１８】
なお、縦溝４ａは、図４〜図６の実施の形態例に限定されず、例えば、図７及び図８に示すものであってもよい。図７及び図８において、図４〜図６と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図７及び図８の縦溝４ｂにおいて、図４〜図６の縦溝４ａと異なる点は、縦溝の下端の位置である。すなわち、縦溝４ｂは、打ち込みシュー３のシュー本体部３１の上端から先端側に外周係止部３２を横断し、外周係止部３２の下端まで延びている。縦溝４ａと異なり、打ち込みシュー３の縮径部３３まで延びていないものの、外周係止部３２を横断しており、打ち込みシュー３の縮径部３３とケーシング１間の僅かな隙間７を通って、水を流下させることができる。
【００１９】
これらの縦溝４ａ、４ｂは、図４〜図８に示すように、周方向に１８０度間隔で、２箇所形成してよくも、また、１箇所又は周方向に適宜のピッチで複数、好ましくは９０度間隔で、４箇所形成してもよい。この中、周方向に９０度間隔で、４箇所形成したものが、ケーシング１の先端部分に均一に、水を流下させることができる点で好ましい。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態における土試料採取管の掘進方法を説明する前に、従来の土試料採取管の掘進方法について、図１１及び図１２を参照して説明する。先ず、バイブロドリル（ＶＤ）式ボーリング装置（不図示）を使用し、ケーシング１を地中に建て込む。この土試料採取管の掘進方法は、原則、無水で掘進するため、孔壁保護の目的で、ケーシング１が建て込まれる。次いで、先端に打ち込みシュー３を装着したコアチューブ２をケーシング１内に挿入する。この際、コアチューブ２の反先端側に設けた接続用ロッド２２は、ＶＤ式ボーリング装置のボーリングロッドと接続している。これにより、バイブロモーターで発生する低周波振動を接続用ロッド２２を介してコアチューブ２に伝え、摩擦抵抗を軽減させ、コアチューブ２を地層内に打ち込むことができる。この地層内への打ち込みにより、コアチューブ２内に土試料を採取、格納することができる。次いで、コアチューブ２のみを地上に引き上げ、コアチューブ２内の土試料を取り出す。なお、最初の１ｍの土試料は、廃土にしてもよい。なお、コアチューブ２を引き抜いた後のケーシング１内は、空洞となっている。次いで、公知の標準貫入試験を実施する（Ｉ工程終了）。
【００２１】
次いで、ケーシング１内に新たに中が空のコアチューブ２を挿入する。この際、図１１に示すように、ケーシング１の内周係止部１２とコアチューブ２の外周係止部３２は、密に接しており、コアチューブ２の接続用ロッド２２に低周波振動を与えることで、ケーシング１と共に、１ｍから２ｍまでの同時打ち込みによる掘進が可能となる。なお、地中深くなるにつれ、ケーシング１とコアチューブ２は継ぎ足していけばよい。この同時打ち込みによる掘進により、コアチューブ２内に土試料を採取することができ、Ｉ工程の時と同様に、コアチューブ２のみを地上に引き上げ、コアチューブ２内の土試料を取り出し、土質試験等を行うことができる。なお、コアチューブ２を引き抜いた後のケーシング１内は、空洞となっている。次いで、公知の標準貫入試験を再び実施すればよい（ＩＩ工程終了）。
【００２２】
次いで、２ｍから３ｍまでの同時打ち込みによる掘進、コアチューブ２の取り出し、新たな中が空のコアチューブ２の挿入及び標準貫入試験を、ＩＩ工程と同様方法で実施する。なお、３ｍ以深についても同様に繰り返され、例えば１０ｍなどのような所望の深度まで、掘進して土試料を採取することになる（ＩＩＩ工程以降）。
【００２３】
従来、上記工程において、ケーシング１を置き去りにして、コアチューブ２を引き抜く際、ボイリング現象が発生する。ボイリング現象は、地下水位が高い場合は、比較的浅い深さにおいて、地下水位が低い場合においては、約７ｍ〜１０ｍ程度の深さにおいて、それぞれ発生する。すなわち、図１１に示すように、ケーシング１の内周係止部１２とコアチューブ２の外周係止部３２が密に接している状態から、コアチューブ２を引く抜く際、コアチューブ２の先端部分が負圧となること、掘削時振動によりコアチューブ２の先端部分には液状化が発生すること、また、コアチューブ２の先端部分には、コアチューブ２周りと比較して、土圧が低いこと（上載荷重の減少）等の諸理由により、図１２に示すように、コアチューブ２を引き抜く際、地下水と共に、砂質土２００がケーシング１内に入ってくる（ボイリング）。ケーシング１内に砂質土２００が入ると、ケーシング１内に残っている土の除去に時間がかかり、また、孔底地盤の崩落が発生するため、標準貫入試験が実施できないという問題がある。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態における土試料採取管の掘進方法を図９及び図１０を参照して説明する。本例の土試料採取管の掘進方法は、本発明の土試料採取管を使用するため、従来のコアチューブ２を引く抜く際のボイリングの発生を抑制することができる。本発明の実施の形態における土試料採取管の掘進方法は、本願発明の土試料採取管を使用し、振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を採取する方法であって、地中に建て込まれたケーシング内部にコアチューブをセットする前、セット中又はセット後に、水又は泥水をケーシング中に注入し、ケーシングとコアチューブを同時打ち込みにより掘進し、コアチューブを引き上げる際、該溝から水又は泥水を流下させるＩＡ工程を行う方法（第１の方法）及び本願発明の土試料採取管を使用し、振動と自重によりケーシングを地盤に押し込むと共に、ケーシング内部にセットしたコアチューブ内に土試料を採取する方法であって、ケーシングとコアチューブを同時打ち込みにより掘進し、コアチューブのみを引き上げる際、ケーシングとコアチューブ間に水又は泥水を注入し、該溝から水又は泥水を流下させるＩＢ工程を行う方法（第２の方法）が挙げられる。以下、水又は泥水は、単に「水」とも言う。
【００２５】
すなわち、本発明の土試料採取管の掘進方法において、従来の試料採取管の掘進方法と異なる点は、第１の方法におけるＩＡ工程又は第２の方法におけるＩＢ工程を実施する以外は、同様の方法である。なお、本発明の掘進方法の説明中、「コアチューブ２」とは、先端に打ち込みシュー３が装着されたものを言う。第１の方法におけるＩＡ工程は、地中に建て込まれたケーシング内部にコアチューブをセットする前、セット中又はセット後に、水をケーシング中に注入し、ケーシングとコアチューブを同時打ち込みにより掘進し、コアチューブを引き上げる際、該溝から水を流下させる工程である。
【００２６】
コアチューブをセットする前とは、コアチューブが挿入されておらず地中に建て込まれた空洞の状態にあるケーシング１中に、水を注入することを意味し、コアチューブのセット中とは、地中に建て込まれた空洞の状態にあるケーシング１中に、コアチューブを挿入しつつ且つ同時に水を注入することを意味し、コアチューブのセット後とは、地中に建て込まれた空洞の状態にあるケーシング１中に、コアチューブを挿入した後に、水を注入することを意味する。また、セットとは、打ち込みシュー３が装着されたコアチューブ２をケーシング１中に挿入し、同時打ち込みが可能な状態にすることを言う。
【００２７】
水の注入量は、特に制限されないが、掘進と共にケーシング１内の水位が低下しても地上から水位が観察できる程度の量であればよい。具体的には、ケーシング１内の水位がケーシング１の高さの中央より上方、好ましくは満杯とすることが好ましい。ケーシング１にコアチューブ２がセットされた状態において、コアチューブ２内には、水が浸入するが、土試料採取などには、影響はない。
【００２８】
次いで、ケーシング１とコアチューブ２による同時打ち込みにより所定の深さまで掘進する。この際、コアチューブ２内には、サンプリング土壌が入りこむ。この時のケーシング１とコアチューブ２の先端部分の状態を図９に示す。但し、図９中、水の記載は省略した。この状態において、ケーシング１内に水を追加注入してもよい。これにより、ケーシング１内の下がった水位を上昇させることができ、地上からの水位の観察が可能となる。所定の深さに到達した後、コアチューブ２を引き上げる。この時、ケーシング１内の水は、縦溝４ａを通って、ケーシング１とコアチューブ２の先端側へ流下する。このように、水が流下し、負圧の発生を抑制すると共に、採取された地盤重量が水に置換され、水の自重が孔底地盤を押えるため、ボイリングの発生を抑制できる（図１０参照）。
【００２９】
なお、ケーシング１内の水が、縦溝４ａを通って先端側に供給されたか否かは、ケーシング１内の水位の低下で確認することができる。このように、ケーシング１からコアチューブ２を引き抜く際、ケーシング１内にボイリングの発生がないため、標準貫入試験を引き続き行うことができる。なお、コアチューブ２は、地上に引き上げてコアチューブ２内の土試料が観察される。
【００３０】
第２の方法におけるＩＢ工程は、ケーシング１とコアチューブ２を同時打ち込みにより掘進し、コアチューブ２のみを引き上げる際、ケーシング１とコアチューブ２間に水を注入し、該縦溝から水を流下させる工程である。すなわち、ケーシング１とコアチューブ２による同時打ち込みにより所定の深さまで掘進する。この際、コアチューブ２内には、サンプリング土壌が入りこむ。所定の深さまで掘進した後、掘進を停止する。この時のケーシング１とコアチューブ２の先端部分は図９に示すような状態である。この状態において、ケーシング１とコアチューブ２間の隙間に水を注入する。水の注入は地上からケーシング１とコアチューブ２の隙間に、やかん等の注入具を使用して行えばよい。水の注入量は、数リットル程度でよく、第１の方法に比べて、少量で済む。次いで、コアチューブ２を引き上げる。この時、ケーシング１内の水は、縦溝４ａを通って、ケーシング１とコアチューブ２の先端側へ流下する。このように、水が流下し、負圧の発生を抑制すると共に、採取された地盤重量が水に置換され、水の自重が孔底地盤を押えるため、ボイリングの発生を抑制できる（図１０参照）。
【００３１】
なお、ケーシング１内の水が、縦溝４ａを通って先端側に供給されたか否かは、ケーシング１とコアチューブ２間の隙間に見える水位の低下で確認することができる。このように、ケーシング１からコアチューブ２を引き抜く際、ケーシング１内にボイリングの発生がないため、標準貫入試験を引き続き行うことができる。なお、コアチューブ２は、地上に引き上げてコアチューブ２内の土試料が観察される。
【００３２】
本発明の土試料採取管の掘進方法において、第１の方法におけるＩＡ工程又は第２の方法におけるＩＢ工程は、水を使用するものの、従来の水循環方法に比べて、遥かに少量の水でよく、水の循環に必要な循環機材の設置は不要である。また、本発明の土試料採取管の掘進方法は、原則、無水の掘進で行なう方法である点で変わりはない。従って、ボイリングが起こらないと推察される、地下水位の低い、５〜６ｍ程度までの掘進については、従来の打ち込みシューを使用して、無水の掘進を行ってもよい。また、本発明の土試料採取管の掘進方法において、水としては、工業用水、清水又は泥水が使用でき、この中、泥水を使用することが、比重が水より大きく、孔底地盤を押える効果が高い点で好ましい。また、本発明において、溝は上記にように、鉛直方向に延びる縦溝に限定されず、水が流下できるものであれば、例えば傾斜状であってもよく、少し屈曲していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、打ち込みシューの特定箇所に溝を形成するだけで、無水掘削におけるボイリング現象を抑制することができる。また、本発明の掘進方法によれば、水循環機材が不要であり、少量の水を流すのみで、孔底地盤の崩落を抑制できる。このため、次工程に控える標準貫入試験等を円滑に行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１    ケーシング
２    コアチューブ
３ａ、３ｂ    打ち込みシュー
１２    内周係止部
３２    外周係止部
４ａ、４ｂ    縦溝
１０    土試料採取管
【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】
2014169533.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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