(57)【要約】      （修正有）【課題】労力及び費用を低減しつつ、より確実に地中構造物の浮き上がりを防止する。【解決手段】内部１８に液体が存在し、底版１３と有する既設の地中構造物１０に対し、排出工程で、液体が内部１８から排出され、削孔工程で、底版１３を貫通しつつ下端が地中構造物１０の下方の地盤１に到るような削孔部３１が削孔され、注入工程で、削孔部３１から地盤１に注入後に固化する改質材５０が注入され、アンカー設置工程で、改質材５０を注入された地盤１に対して削孔部３１からナット型アンカー６０ａ等が設置され、連結工程で、ナット型アンカー６０ａ等と地中構造物１０とが連結される。よって、地中構造物１０はナット型アンカー６０ａにより改質された地盤１に拘束されるため、地中構造物１０の浮き上がりが防止される。そのため、労力及び費用を低減しつつ、より確実に地中構造物の浮き上がりを防止することができる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に液体が存在し、前記液体の上方を覆う頂版と前記液体の下方を覆う底版とを有する既設の地中構造物の浮き上がりを防止する地中構造物の浮上防止方法であって、
前記液体を前記地中構造物の前記内部から排出する排出工程と、
前記排出工程後に、前記底版を貫通しつつ、その下端が前記地中構造物の下方の地盤に到るような削孔部を削孔する削孔工程と、
前記削孔工程で削孔された前記削孔部から前記地盤に、注入後に固化する改質材を注入する注入工程と、
前記注入工程で注入された前記改質材が固化する前に、前記注入工程で前記改質材を注入された前記地盤に対して、前記削孔部の前記底版を貫通する部位からアンカーを設置するアンカー設置工程と、
前記アンカー設置工程で設置された前記アンカーと前記地中構造物とを連結する連結工程と、
を備えた地中構造物の浮上防止方法。
【請求項２】
前記削孔工程では、前記削孔部の周辺で前記底版の上面を掘削することにより凹部を形成し、
前記連結工程では、前記アンカーの上端に連結された定着プレートを前記凹部に設置した後、充填材を前記凹部及び前記削孔部に充填して固化させることにより、前記アンカーと前記地中構造物とを連結する、請求項１に記載の地中構造物の浮上防止方法。
【請求項３】
前記アンカー設置工程では、
前記アンカーの下端にナットが取り付けられたナット型アンカー、
及び前記アンカーの下端にその中央部で湾曲したワイヤーの両方の端部が接合された提灯拡張型アンカーのいずれかを設置する、請求項１又は２に記載の地中構造物の浮上防止方法。
【請求項４】
前記注入工程は、前記削孔部の直径に対応した高圧噴射攪拌工法及び薬液注入工法のいずれかにより前記地盤に前記改質材を注入する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の地中構造物の浮上防止方法。
【請求項５】
前記削孔工程では、前記地中構造物の前記内部から前記底版を貫通する前記削孔部を削孔する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中構造物の浮上防止方法。
【請求項６】
前記削孔工程では、前記頂版の上方の地表面から前記頂版及び前記底版を貫通する前記削孔部を削孔する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中構造物の浮上防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中構造物の浮上防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沖積砂層などの緩い砂地盤の中に設置されるボックスカルバート等の中空の地中構造物は、地震時に周辺地盤が液状化した場合に浮き上がることがある。その対策として、地中構造物の下方及び側方の地盤に地盤改良(液状化防止工)を行い、地震時にも地中構造物の周囲に液状化土砂が流入することを防止することが行われる。液状化した地盤は比重１．７〜２．０程度の液体状となり、地中構造物の液状化地盤中におけるかさ比重(かさ比重＝（地中構造物の重量+地中構造物の上方の土の重量）／（（地中構造物の体積＋地中構造物の上方の土の体積）×液状化地盤の比重））)が１よりも小さい場合には地中構造物は浮き上がる。
【０００３】
新たに構築される地中構造物では、地中構造物の側方及び下方の地盤に液状化対策を行うことが常識であるが、地震時の地盤の液状化が問題となった１９６４年の新潟地震以前に構築された地中構造物においては液状化対策が行われていないものが多い。そのため、既設の地中構造物の下方の地盤を改質する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、既設の地中構造物の下方の地盤に対し、当該地盤から離れた位置の地表面から当該地盤に向けて斜めにボーリングを行い、ボーリング装置のロッドの先端部のノズルから改質材を高圧で噴射することにより、当該地盤を改質する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１‐２０７４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような技術は、その内部に液体が存在する地下水路等の既設の地中構造物の下方地盤を改質する場合にも適用可能ではあるが、改質する地盤からかなり離れた位置の地表面から斜めにボーリングを行うため、ボーリング長が非常に長くなる。また、斜めに長距離のボーリングを行うため、水平位置の誤差が生じ易く、未改質部分が残り易いことから、ボーングの削孔の間隔を小さくする必要がある。したがって、ボーリングに多大な労力及び費用を要する欠点がある。また、斜めにボーリングを開始する地表面に既存の構造物があるような場合には、施工ができない部分が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、労力及び費用を低減しつつ、より確実に地中構造物の浮き上がりを防止することができる地中構造物の浮上防止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】
【０００７】
本発明は、その内部に液体が存在し、液体の上方を覆う頂版と液体の下方を覆う底版とを有する既設の地中構造物の浮き上がりを防止する地中構造物の浮上防止方法であって、液体を地中構造物の内部から排出する排出工程と、排出工程後に、底版を貫通しつつ、その下端が地中構造物の下方の地盤に到るような削孔部を削孔する削孔工程と、削孔工程で削孔された削孔部から地盤に、注入後に固化する改質材を注入する注入工程と、注入工程で注入された改質材が固化する前に、注入工程で改質材を注入された地盤に対して、削孔部の底版を貫通する部位からアンカーを設置するアンカー設置工程と、アンカー設置工程で設置されたアンカーと地中構造物とを連結する連結工程とを備えた地中構造物の浮上防止方法である。
【０００８】
この構成によれば、その内部に液体が存在し、液体の上方を覆う頂版と液体の下方を覆う底版とを有する既設の地中構造物の浮き上がりを防止する地中構造物の浮上防止方法において、排出工程で、液体が地中構造物の内部から排出され、削孔工程で、底版を貫通しつつ、その下端が地中構造物の下方の地盤に到るような削孔部が削孔され、注入工程で、削孔工程で削孔された削孔部から地盤に注入後に固化する改質材が注入され、アンカー設置工程で、注入工程で注入された改質材が固化する前に、注入工程で改質材を注入された地盤に対して、削孔部の底版を貫通する部位からアンカーが設置され、連結工程で、アンカー設置工程で設置されたアンカーと地中構造物とが連結される。これにより、地中構造物の側方の地盤が液状化し、地中構造物の液状化地盤中におけるかさ比重が小さくなったとしても、地中構造物はアンカーにより、改質された地中構造物の下方の地盤に拘束されるため、浮き上がりが防止される。そのため、斜めへのボーリング等に要する労力及び費用を低減しつつ、より確実に地中構造物の浮き上がりを防止することができる。
【０００９】
この場合、削孔工程では、削孔部の周辺で底版の上面を掘削することにより凹部を形成し、連結工程では、アンカーの上端に連結された定着プレートを凹部に設置した後、充填材を凹部及び削孔部に充填して固化させることにより、アンカーと地中構造物とを連結することが好適である。
【００１０】
この構成では、削孔工程では、削孔部の周辺で底版の上面を掘削することにより凹部が形成され、連結工程では、アンカーの上端に連結された定着プレートが凹部に設置された後、充填材が凹部及び削孔部に充填されて固化させられることにより、アンカーと地中構造物とが連結されるため、アンカーと地中構造物との連結をより容易且つより確実に行うことができる。
【００１１】
また、アンカー設置工程では、アンカーの下端にナットが取り付けられたナット型アンカー、及びアンカーの下端にその中央部で湾曲したワイヤーの両方の端部が接合された提灯拡張型アンカーのいずれかを設置することが好適である。
【００１２】
この構成によれば、アンカー設置工程では、アンカーの下端にナットが取り付けられたナット型のアンカー、及びアンカーの下端にその中央部で湾曲したワイヤーの両方の端部が接合された提灯拡張型のアンカーのいずれかが設置されるため、削孔部の底版を貫通する部位からアンカーを設置することが容易であり、安価且つ単純な構造のアンカーによって、より確実に地中構造物の浮き上がりを防止することができる。
【００１３】
また、注入工程は、削孔部の直径に対応した高圧噴射攪拌工法及び薬液注入工法のいずれかにより地盤に改質材を注入することが好適である。
【００１４】
この構成によれば、注入工程は、削孔部の直径に対応した高圧噴射攪拌工法及び薬液注入工法のいずれかにより地盤に改質材が注入されるため、削孔工程で削孔される削孔部の直径を小さくすることができる。
【００１５】
また、削孔工程では、地中構造物の内部から底版を貫通する削孔部を削孔してもよい。
【００１６】
この構成によれば、削孔工程では、地中構造物の内部から底版を貫通する削孔部が削孔されるため、削孔部の長さを短くでき、削孔部を削孔することが容易となる。
【００１７】
また、削孔工程では、頂版の上方の地表面から頂版及び底版を貫通する削孔部を削孔してもよい。
【００１８】
この構成によれば、削孔工程では、頂版の上方の地表面から頂版及び底版を貫通する削孔部が削孔され、地中構造物の内部に削孔のためのボーリング装置等を設置する必要がないため、地中構造物の内部が狭い場合でも、削孔部を削孔することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の地中構造物の浮上防止方法によれば、労力及び費用を低減しつつ、より確実に地中構造物の浮き上がりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態の地中構造物の浮上防止方法が適用される既設の地中構造物及び地盤を示す図である。
【図２】図１の地中構造物に排出工程が行われる状態を示す図である。
【図３】図２の地中構造物及び地盤に削孔工程が行われる状態を示す図であり、地中構造物の内部から底版を貫通する削孔部が削孔された状態を示す図である。
【図４】図２の地中構造物及び地盤に削孔工程が行われた状態を示す図であり、頂版の上方の地表面から頂版及び底版を貫通する削孔部が削孔された状態を示す図である。
【図５】図２の地中構造物に削孔工程で削孔部の周辺で底版の上面が掘削されことにより凹部が形成された状態を示す図である。
【図６】図５の地盤に注入工程が行われる状態を示す図である。
【図７】図６の地盤の注入工程が完了した状態を示す図である。
【図８】図７の地中構造物及び地盤にアンカー設置工程が行われた状態を示す図である。
【図９】（Ａ）はアンカー設置工程で設置されるナット型アンカーを示す図であり、（Ｂ）はアンカー設置工程で設置される提灯拡張型アンカーを示す図である。
【図１０】図８の地中構造物及び地盤に連結工程が行われた状態を示す図である。
【図１１】図１の地中構造物及び地盤に本実施形態の地中構造物の浮上防止方法の全行程が全体で完了した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る地中構造物の浮上防止方法について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の地中構造物の浮上防止方法は、その内部１８に水等の液体１１が存在し、液体１１の上方を覆う頂版１２と液体１１の下方を覆う底版１３とを有する既設の地中構造物１０の浮き上がりを防止するために適用される。図１の例では、地盤１の地表面２の下に、地下水路を形成するボックスカルバートである地中構造物１０が設置されている。
【００２２】
地中構造物１０の下方には、沖積砂層等の液状化地盤等の地下水位４がその下方の非液状化地盤３との間に存在する。頂版１２は、上面１４及び下面１５を含む。底版１３は、上面１６及び下面１７を含む。本実施形態の地中構造物の浮上防止方法では、地中構造物１０から離れた位置の地表面２からの斜めへのボーリングや、地中構造物１０の側方の地盤に対する液状化対策の必要は無い。
【００２３】
図２に示すように、排出工程で、液体１１が地中構造物１０の内部１８から排出される。排出工程では、地下水路等の地中構造物１０の運用が中断され、地下水路の上流側及び下流側の両側に角落し等の止水設備により液体１１の流通が停止された後に、液体１１が地中構造物１０の内部１８から排出される。
【００２４】
図３に示すように、削孔工程で、排出工程後に、底版１３を貫通しつつ、その下端３３が地中構造物１０の下方の地盤１に到るような削孔部３１が削孔される。削孔工程では、地中構造物１０の内部１８に設置されたボーリング装置２０により、地中構造物１０の内部１８から底版１３を貫通する削孔部３１が削孔される。また、地中構造物１０の内部１８が狭い場合には、図４に示すように、削孔工程では、地表面２に設置されたボーリング装置２０により、頂版１２の上方の地表面２から頂版１２及び底版１３を貫通する削孔部３１が削孔されてもよい。なお、以下の説明において、地表面２は自然の地面であってもよく、自然の地面や舗装路を掘削された立坑内の施工地盤でもよい。
【００２５】
図３及び図４のいずれの場合でも、削孔工程では、ボーリング装置２０により下端に切削用のビットが設置されたケーシング３２を回転させつつ地盤１の下方に進行させることによって、削孔部３１の削孔とケーシング３２の設置とを同時に行うことができる。また、削孔工程では、例えば、ボーリング装置２０による削孔部３１の削孔の完了後や、ボーリング装置２０による削孔部３１の削孔の進行中に、ケーシング３２の設置が行われてもよい。削孔部３１の直径及びケーシング３２の外径は、例えば、６０〜１２０［ｍｍ］にできる。
【００２６】
図５に示すように、削孔工程では、削孔部３１の周辺で底版１３の上面１６が掘削されることにより凹部３４が形成される。なお、図４に示すように頂版１２の上方の地表面２から頂版１２及び底版１３を貫通する削孔部３１が削孔され、地中構造物１０の内部１８が狭く、内部１８での作業が難しい場合には、凹部３４の形成は必須では無い。
【００２７】
図６に示すように、注入工程で、削孔工程で削孔された削孔部３１から地盤に、注入後に固化する改質材５０が注入される。注入工程では、削孔工程でのケーシング３２が撤去された後、削孔部３１に注入管４０が設置される。注入管４０から地盤１に改質材５０が注入される。注入工程は、削孔部３１の直径に対応した高圧噴射攪拌工法及び薬液注入工法のいずれかにより地盤１に改質材５０が注入される。
【００２８】
高圧噴射攪拌工法では、削孔部３１において、下から上に向かって、地盤１の切削、排泥、固化剤等の改質材５０への置換が行われる。高圧噴射攪拌工法では、削孔部３１及び注入管４０の直径は、例えば、９０［ｍｍ］にできる。薬液注入工法では、底版１３の直下の地盤１を改質材５０等の薬液が注入されることで固められた後、その下側の地盤１に改質材５０等の薬液が注入される。薬液注入工法では、削孔部３１及び注入管４０の直径は、例えば、６０［ｍｍ］にできる。注入工程では、高圧噴射攪拌工法及び薬液注入工法の他に、機械混合攪拌工法及びパワーブレンダーエ法のいずれかにより地盤１に改質材５０が注入されてもよい。
【００２９】
なお、注入工程では、ケーシング３２の撤去及び注入管４０の設置が省略され、ケーシング３２の下端から地盤１に改質材５０が注入されてもよい。また、図４に示すように頂版１２の上方の地表面２から頂版１２及び底版１３を貫通する削孔部３１が削孔された場合には、地表面２から、高圧噴射攪拌工法及び薬液注入工法による注入工程が行われた後に、削孔部３１の頂版１２を貫通する部位がモルタル等で閉塞されてもよい。
【００３０】
図７に示すように注入工程が終了した後に、図８に示すように、アンカー設置工程で、注入工程で注入された改質材５０が固化する前に、注入工程で改質材５０を注入された地盤１に対して、削孔部３１の底版１３を貫通する部位からナット型アンカー６０ａが設置される。ナット型アンカー６０ａが設置される範囲は、底版１３の上面１６から、改質材５０により改質される地盤１の範囲の下部までの範囲である。ナット型アンカー６０ａの上端６１に連結された円板状の定着プレート７０が凹部３４に設置される。
【００３１】
図９（Ａ）に示すように、アンカー設置工程では、下端６２にナット６３が取り付けられたナット型アンカー６０ａが設置される。ナット６３の外径は、削孔部３１の直径よりも小さい。また、図９（Ｂ）に示すように、アンカー設置工程では、下端６２にその中央部６６で湾曲したワイヤー６４の両方の端部６５が接合された提灯拡張型アンカー６０ｂが設置されてもよい。ワイヤー６４が提灯拡張型アンカー６０ｂの側方に突出した範囲の幅は、削孔部３１の直径よりも小さい。
【００３２】
このように、ナット６３やワイヤー６４等の下側定着体の直径は、底版１３の削孔部３１の直径よりも小さくすることで、地中構造物１０の内部１８からのナット型アンカー６０ａ等の設置が可能となる。従って、ナット６３やワイヤー６４等の下部定着体の直径が大きくなれば、底版１３の削孔部３１の直径を大きくする必要がある。
【００３３】
ナット型アンカー６０ａ及び提灯拡張型アンカー６０ｂには、異形鉄筋、総ネジ鉄筋、ＰＣ鋼棒、ゲビンデスターブ（総ネジＰＣ鋼棒）等のストレート鋼材が用いられる。定着プレート７０は、例えば、ナット付プレートであり、ナット付プレートである定着プレート７０がナット型アンカー６０ａ及び提灯拡張型アンカー６０ｂを形成する総ネジ鉄筋に捩じ込まれて設置される。
【００３４】
図１０に示すように、連結工程で、アンカー設置工程で設置されたナット型アンカー６０ａ等と地中構造物１０とが連結される。連結工程では、ナット型アンカー６０ａの上端６１に連結された定着プレート７０を凹部３４に設置した後、モルタル等の充填材８０を凹部３４及び削孔部３１に充填して固化させることにより、ナット型アンカー６０ａ等と地中構造物１０とが連結させられる。なお、図４に示すように頂版１２の上方の地表面２から頂版１２及び底版１３を貫通する削孔部３１が削孔され、地中構造物１０の内部１８が狭く、内部１８での作業が難しいために凹部３４が形成されなかった場合には、ナット型アンカー６０ａ等の上端６１と底版１３とがカップラー等によって接続されてもよい。
【００３５】
また、内部１８が、人が入れないような狭い空間である場合には、地表面２からの削孔部３１を利用して、改質材５０を注入された地盤１に地中構造物１０の内部１８を貫通させつつナット型アンカー６０ａ等を設置し、地中構造物１０の頂版１２又は地表面２においてナット型アンカー６０ａ等を定着させてもよい。地中構造物１０の頂版１２においてナット型アンカー６０ａ等を定着させる場合には、頂版１２の上面１４にナット型アンカー６０ａ等の上端６１に連結された定着プレート７０を固定してもよく、頂版１２の上面１４から上方に２ｍ程度の範囲で削孔部３１にモルタルを充填してもよい。また、地表面２においてナット型アンカー６０ａ等を定着させる場合には、例えば、地表面２にコンクリート製の定着板を配置し、定着板とナット型アンカー６０ａ等の上端６１とを連結させてもよい。
【００３６】
図１１に示すように、底版１３の他の部位も同様にして、地盤１が改質材５０により改質され、ナット型アンカー６０ａ等が設置され、ナット型アンカー６０ａ等と地中構造物１０とが連結される。なお、ナット型アンカー６０ａ等の本数及び引張強度等の仕様は、地盤１の液状化時に地中構造物１０に作用する浮力に対して設計計算により決められ、削孔工程で削孔されて注入工程でそこから改質材５０が注入された全ての削孔部３１について、ナット型アンカー６０ａ等が設置される必要は無い。
【００３７】
本実施形態によれば、その内部１８に液体１１が存在し、液体１１の上方を覆う頂版１２と液体１１の下方を覆う底版１３とを有する既設の地中構造物１０の浮き上がりを防止する地中構造物の浮上防止方法において、排出工程で、液体１１が地中構造物１０の内部から排出され、削孔工程で、底版１３を貫通しつつ、その下端３３が地中構造物１０の下方の地盤１に到るような削孔部３１が削孔され、注入工程で、削孔工程で削孔された削孔部３１から地盤１に注入後に固化する改質材５０が注入され、アンカー設置工程で、注入工程で注入された改質材５０が固化する前に、注入工程で改質材５０を注入された地盤１に対して、削孔部３１の底版１３を貫通する部位からナット型アンカー６０ａ等が設置され、連結工程で、アンカー設置工程で設置されたナット型アンカー６０ａ等と地中構造物１０とが連結される。これにより、地中構造物１０の側方の地盤が液状化し、地中構造物１０の液状化地盤中におけるかさ比重が小さくなったとしても、地中構造物１０はナット型アンカー６０ａにより、改質された地中構造物１０の下方の地盤１に拘束されるため、地中構造物１０の浮き上がりが防止される。そのため、斜めへのボーリング等に要する労力及び費用を低減しつつ、より確実に地中構造物の浮き上がりを防止することができる。
【００３８】
本実施形態では、地中構造物１０の側方の地盤の改質が不要であり、コスト削減が可能となる。本実施形態で行われる作業は、固化及び硬化前の地盤１の中にナット６３と一緒にナット型アンカー６０ａを挿入して設置するのみであり、容易な作業である。また、本実施形態では、設置費もあまりかからない。
【００３９】
また、本実施形態では、削孔工程では、削孔部３１の周辺で底版１３の上面１６を掘削することにより凹部３４が形成され、連結工程では、ナット型アンカー６０ａ等の上端６１に連結された定着プレート７０が凹部３４に設置された後、充填材８０が凹部３４及び削孔部３１に充填されて固化させられることにより、ナット型アンカー６０ａ等と地中構造物１０とが連結されるため、ナット型アンカー６０ａ等と地中構造物１０との連結をより容易且つより確実に行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態では、アンカー設置工程では、下端６２にナット６３が取り付けられたナット型アンカー６０ａ、及び下端６２にその中央部６６で湾曲したワイヤー６４の両方の端部６５が接合された提灯拡張型アンカー６０ｂのいずれかが設置されるため、削孔部３１の底版１３を貫通する部位からナット型アンカー６０ａ等を設置することが容易であり、安価且つ単純な構造のナット型アンカー６０ａ等によって、より確実に地中構造物１０の浮き上がりを防止することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、注入工程は、削孔部３１の直径に対応した高圧噴射攪拌工法及び薬液注入工法のいずれかにより地盤１に改質材５０が注入されるため、削孔工程で削孔される削孔部３１の直径を小さくすることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、削孔工程において、地中構造物１０の内部１８から底版１３を貫通する削孔部３１が削孔される場合には、削孔部３１の長さを短くでき、削孔部３１を削孔することが容易となる。
【００４３】
また、本実施形態では、削孔工程において、頂版１２の上方の地表面２から頂版１２及び底版１３を貫通する削孔部３１が削孔される場合には、地中構造物１０の内部１８に削孔のためのボーリング装置２０等を設置する必要がないため、地中構造物１０の内部１８が狭い場合でも、削孔部３１を削孔することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【符号の説明】
【００４５】
１…地盤、２…地表面、３…非液状化地盤、４…地下水位、１０…地中構造物、１１…液体、１２…頂版、１３…底版、１４…上面、１５…下面、１６…上面、１７…下面、１８…内部、２０…ボーリング装置、３１…削孔部、３２…ケーシング、３３…下端、３４…凹部、４０…注入管、５０…改質材、６０ａ…ナット型アンカー、６０ｂ…提灯拡張型アンカー、６１…上端、６２…下端、６３…ナット、６４…ワイヤー、６５…端部、６６…中央部、７０…定着プレート、８０…充填材。
【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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