(57)【要約】【課題】鋼管コンクリート複合杭でありながら工事現場で定着鉄筋をボルト接合できる技術を提供する。【解決手段】本発明に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管１は、杭頭部となる端部にボルト接合部３を有し、該ボルト接合部３を、鋼管端部の周方向に所定ピッチで設けられた複数のボルト穴５と、該ボルト穴５に対応させて鋼管内面側に固着されたナット７で構成したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管コンクリート複合杭用の鋼管であって、該鋼管の杭頭部となる端部に杭頭部の外側に設ける定着鉄筋をボルト接合するためのボルト接合部を備えてなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭用鋼管。
【請求項２】
前記ボルト接合部は、鋼管の周方向に所定間隔で形成された複数のボルト穴と鋼管内面であって前記ボルト穴の位置に固定されたナットで構成されることを特徴とする請求項１記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管。
【請求項３】
前記ボルト接合部は、鋼管の周方向に所定間隔で形成された複数のボルト穴と該ボルト穴を介して鋼管内面側から外面側へ延出するように固定されたボルトで構成されることを特徴とする請求項１記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管の内部にコンクリートを充填してなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭。
【請求項５】
前記鋼管コンクリート複合杭は、コンクリートを鋼管の中空部に注入し、遠心締固めによって製造した外殻鋼管付きコンクリート杭であることを特徴とする請求項４記載の鋼管コンクリート複合杭。
【請求項６】
請求項４または５に記載の鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを定着鉄筋を介して結合する杭頭結合構造であって、
前記定着鉄筋の一端側にボルトを挿通できる挿通孔を有する接合板を固着し、該接合板を前記鋼管コンクリート杭の杭頭部に形成したボルト接合部にボルト接合してなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いた杭頭結合構造。
【請求項７】
請求項２記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いた鋼管コンクリート複合杭の製造方法であって、前記ナットに仮ボルトを取り付け、仮ボルトを取り付けた状態で鋼管内にコンクリートを充填し、コンクリート充填後に前記仮ボルトを取り外すことを特徴とする鋼管コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項８】
杭頭部となる鋼管端部に周方向所定間隔で形成された複数のボルト穴を有すると共に前記鋼管端部内周面に前記ボルト穴に対応する位置に固定されたナットを有し、鋼管内部にコンクリートを充填してなる鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを定着鉄筋を介して結合する杭頭結合構造の施工方法であって、
前記ボルト穴に仮ボルトを取り付けた状態で前記鋼管コンクリート複合杭を打設する杭打設工程と、前記仮ボルトを取り外してボルト挿通孔を有する接合板を端部に固着した定着鉄筋を杭頭部にボルト接合する定着鉄筋接合工程と、前記定着鉄筋を覆うようにコンクリートを打設するコンクリート打設工程とを備えたことを特徴とする杭頭結合構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管コンクリート複合杭用鋼管、該鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いた鋼管コンクリート複合杭、該鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを結合する杭頭結合構造、鋼管コンクリート複合杭の製造方法及び杭頭結合構造の施工方法に関する。
なお、杭と結合される鉄筋コンクリート構造物とは、杭と直接結合されるものが鉄筋コンクリート造であることを意味しており、その上部の構造物まで鉄筋コンクリートであることを意味するものではない。
【背景技術】
【０００２】
鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物を結合する杭頭結合構造の従来例として、例えば図１４に示されるように、鋼管コンクリート複合杭５１の杭頭部内周部に中詰め補強筋５３を配置して、該中詰め補強筋５３を介して基礎スラブ５５と杭頭部を結合するという道路橋示方書に方法Ｂとして示された杭頭結合方法がある。しかし、この方法では杭本体の強度に対して、十分な杭頭結合部の強度を得ることは難しく、結合部の強度不足により基礎構造全体が不安定となってしまう懸念がある。
【０００３】
また、道路橋示方書に記載の方法Ｂを強化した杭頭結合構造として、図１５に示されるような、鋼管コンクリート複合杭５１の杭頭外周に定着鉄筋５７を現場溶接する方法があるが、この方法は建設現場において鉄筋を鋼管コンクリート複合杭５１の鋼管部に溶接する作業を行うことから、雨天や強風などの悪天候時作業や溶接技術水準の差異により、溶接部の強度や耐久性が損なわれる恐れがある。
【０００４】
現場作業性の向上や品質のバラツキを抑える方法として、定着鉄筋５７を杭頭部にボルト接合可能にした「鉄筋の結合金具」が特許文献１に提案されている。特許文献１に提案された鉄筋の結合金具５９は、図１６に示すように、一端側が定着鉄筋５７の端部を挿入できる筒状になっており、他端側がボルト穴６１を有する板状部６３となっている。特許文献１においては、このような鉄筋の結合金具５９を用いることで、図１６に示すように、鋼管杭６５の杭頭部に定着鉄筋５７をボルト６７及びナット６９によって接合できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-2492号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行文献１に記載のものは、工事現場において、杭頭部に結合金具５９を介して定着鉄筋５７をボルト・ナットで接合するものである。そのため、杭頭部にボルト６７を相通することができ、かつ相通したボルト６７に対してナット６９で固定できることが必要である。
しかしながら、鋼管内部にコンクリートを充填した鋼管コンクリート複合杭の場合、内部コンクリートが存在するため、工事現場においてボルトを相通することができず、それ故にボルト接合ができない。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、鋼管コンクリート複合杭でありながら工事現場で定着鉄筋をボルト接合できる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭用鋼管は、鋼管の杭頭部となる端部に杭頭部の外側に設ける定着鉄筋をボルト接合するためのボルト接合部を備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記ボルト接合部は、鋼管の周方向に所定間隔で形成された複数のボルト穴と鋼管内面であって前記ボルト穴の位置に固定されたナットで構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記ボルト接合部は、鋼管の周方向に所定間隔で形成された複数のボルト穴と該ボルト穴を介して鋼管内面側から外面側へ延出するように固定されたボルトで構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
（４）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭は、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管の内部にコンクリートを充填してなることを特徴とするものである。
【００１２】
（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、前記鋼管コンクリート複合杭は、コンクリートを鋼管の中空部に注入し、遠心締固めによって製造した外殻鋼管付きコンクリート杭であることを特徴とするものである。
【００１３】
（６）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いた杭頭結合構造は、上記（４）または（５）に記載の鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを定着鉄筋を介して結合する杭頭結合構造であって、前記定着鉄筋の一端側にボルトを挿通できる挿通孔を有する接合板を固着し、該接合板を前記鋼管コンクリート杭の杭頭部に形成したボルト接合部にボルト接合してなることを特徴とするものである。
【００１４】
（７）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭の製造方法は、上記（２）に記載の鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いた鋼管コンクリート複合杭の製造方法であって、前記ナットに仮ボルトを取り付け、仮ボルトを取り付けた状態で鋼管内にコンクリートを充填し、コンクリート充填後に前記仮ボルトを取り外すことを特徴とするものである。
【００１５】
（８）本発明に係る杭頭結合構造の施工方法は、杭頭部となる鋼管端部に周方向所定間隔で形成された複数のボルト穴を有すると共に前記鋼管端部内周面に前記ボルト穴に対応する位置に固定されたナットを有し、鋼管内部にコンクリートを充填してなる鋼管コンクリート複合杭と鉄筋コンクリート構造物とを定着鉄筋を介して結合する杭頭結合構造の施工方法であって、前記ボルト穴に仮ボルトを取り付けた状態で前記鋼管コンクリート複合杭を打設する杭打設工程と、前記仮ボルトを取り外してボルト挿通孔を有する接合板を端部に固着した定着鉄筋を杭頭部にボルト接合する定着鉄筋接合工程と、前記定着鉄筋を覆うようにコンクリートを打設するコンクリート打設工程とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る鋼管コンクリート複合杭用鋼管は、鋼管の杭頭部となる端部に杭頭部の外側に設ける定着鉄筋をボルト接合するためのボルト接合部を備えてなるので、本発明の鋼管コンクリート複合杭用鋼管を用いて鋼管コンクリート複合杭を製造すれば、鋼管コンクリート複合杭でありながら、従来不可能であった定着鉄筋のボルト接合が可能なものとなり、杭頭結合構造の施工に際して、従来の現場溶接による定着鉄筋の取り付け作業を不要にでき、その結果、施工性、品質信頼性の高い杭頭結合構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管の説明図であって、鋼管における杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管の他の態様の説明図であって、鋼管における杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の説明図であって、杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の他の態様の説明図であって、杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の他の態様の説明図であって、杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の他の態様の説明図であって、杭頭部側の端部の断面を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の施工方法の説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の施工方法の説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の他の態様の説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の他の態様の施工方法の説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る杭頭結合構造の他の態様の説明図である。
【図１３】図１２の一部を拡大断面にして示す図である。
【図１４】従来例の説明図である。
【図１５】従来例の説明図である。
【図１６】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施の形態１］
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭用の鋼管１は、図１に示すように、杭頭部となる端部にボルト接合部３を有し、該ボルト接合部３を、鋼管端部の周方向に所定ピッチで設けられた複数のボルト穴５と、該ボルト穴５に対応させて鋼管内面側に固着されたナット７で構成したものである。
ボルト穴５は、鉄筋径やボルト径に応じて、鋼管１の周囲に所定のピッチ、例えば80mm〜400mm程度のピッチで設けられる。
ナット７は、定着鉄筋をボルト接合する際、締め付けトルクの反力を取る必要があり、そのため、鋼管内面に強固に固定しておく必要がある。固定方法としては、溶接でもよいし、接着材による固着でもよい。
また、ナット表面に突起や溝を形成し、鋼管内に充填したコンクリートに固着させて反力を取ってもよい。
【００１９】
上記のように構成された本実施の形態の鋼管１は、実施の形態２で説明するように、内部にコンクリートが充填され、鋼管コンクリート複合杭１１となる（図３参照）。
本実施の形態の鋼管１を用いて鋼管コンクリート複合杭を製造すれば当該鋼管コンクリート複合杭は、杭頭部となる鋼管端部に形成したボルト穴５と、鋼管内面に固着したナット７からなるボルト接合部３を備えてなるので、鋼管コンクリート複合杭でありながら、従来不可能であった定着鉄筋のボルト接合が可能となる。
【００２０】
上記の実施の形態１では、定着鉄筋をボルト接合するためのボルト接合部３を、ボルト穴５とナット７によって構成したが、図２に示す鋼管２ように、ナット７に代えてボルト９を鋼管内面に固着してもよい。この場合、ボルト９はネジ部をボルト穴５に挿通させてボルト頭部を鋼管内面に固着するようにする。ボルト９を固着したものでは、鋼管内にコンクリートを充填する際にボルト穴５を塞ぐ必要がなく作業性がよい。
【００２１】
［実施の形態２］
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭１１は、実施の形態１で説明した鋼管１の内部にコンクリートを充填してなるものであり、その一例が図３に示されている。図３において、図１、２と同一部分には同一の符号を付してある。図４〜図１３において同じ。
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭１１は、鋼管１の端部に端板１３を設置し、その状態で鋼管内にコンクリートを注入して遠心成形することによって、鋼管１の内面に所定の厚みのコンクリート層１５を形成した遠心力成形の外殻鋼管付コンクリート杭としたものである。
コンクリートを注入する際には、ボルト穴５に鋼管１の外側から仮ボルトをナット７に螺合させてナット７の穴を塞ぐようにして行う。これによって、コンクリートが注入されてもナット７の穴が塞がれないようにできる。
仮ボルトを使用する場合は、ナット７の位置が固定され、コンクリート硬化後はコンクリートに固着されるため、ナット７を鋼管１の内面にあらかじめ固着していなくてもよい。ただし、定着鉄筋をボルト接合する際の締め付けトルクの反力を取れるように、コンクリート強度なども考慮して、ナットの大きさや回転拘束冶具の併用を考慮する必要がある。
【００２２】
上記のように構成された本実施の形態の鋼管コンクリート複合杭１１においては、鋼管内面側にナット７が固定されているので、内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート複合杭でありながら、定着鉄筋をボルト接合可能な構造となっている。それ故に、定着鉄筋をボルト接合することに伴う種々の効果、例えば現場溶接が不要となり、現場溶接で生ずるような溶接不良が発生せず、品質信頼性の高い「杭頭結合構造」を実現できる。
【００２３】
なお、図３には本発明の鋼管コンクリート複合杭の一例として遠心力成形の外殻鋼管付コンクリート杭を示したが、本発明の鋼管コンクリート複合杭はこれに限られるものではなく、図４に示す鋼管コンクリート複合杭１２のように、鋼管１の内部に中実になるようにコンクリート１７を充填したものであってもよい。
また、図３、図４に示した例は、実施の形態１の図１に示した鋼管１を使用した例であるが、図２に示した杭頭部にボルト９を固定した鋼管２を用いることもできることは言うまでもない。その場合であっても、図５に示す鋼管コンクリート複合杭１４のように遠心力成形の外殻鋼管付コンクリート杭にもできるし、あるいは図６に示す鋼管コンクリート複合杭１６ように鋼管内にコンクリートを中実になるように充填してなるようにすることもできる。
【００２４】
［実施の形態３］
本実施の形態は杭頭結合構造に関するものである。図７に基づいて本発明の実施の形態３を説明する。
本発明の実施の形態３に係る杭頭結合構造１９は、図７に示すように、鋼管コンクリート複合杭１１と鉄筋コンクリート構造物である基礎梁２１とを結合する杭頭結合構造であって、鋼管コンクリート複合杭１１の杭頭部にボルト接合された定着鉄筋２３を備えたものである。
以下、詳細に説明する。
【００２５】
＜鋼管コンクリート複合杭＞
鋼管コンクリート複合杭１１は、鋼管端部に形成したボルト穴５と、鋼管内面に固着したナット７からなるボルト接合部３を有し、内部にコンクリートを注入して遠心成形した外殻鋼管付コンクリート杭である。
【００２６】
＜基礎梁＞
基礎梁２１は、本発明の鉄筋コンクリート構造物に相当するものである。
なお、本発明の鉄筋コンクリート構造物は、鋼管コンクリート複合杭１１と直接結合する部分を指している。したがって、鋼管コンクリート複合杭１１と直接結合される部分が鉄筋コンクリート構造物であれば、その上部構造物が例えば鉄骨造などの鉄筋コンクリート構造物ではない構造物であってもよい。
【００２７】
＜定着鉄筋＞
定着鉄筋２３はその下端部が杭頭部にボルト接合されている。ボルト接合を可能にするため、定着鉄筋２３の下端部に接合用ボルト２９を挿通するための挿通孔２５を有する接合板２７が設けられている。そして、接合板２７に設けた挿通孔２５に接合用ボルト２９を杭頭部の外側から内側に向って挿入し、杭頭部内面に固定されたナット７に螺合させて定着している。
【００２８】
上記のように構成された本実施の形態においては、内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート複合杭でありながら、定着鉄筋２３をボルト接合した構造であり、現場溶接を用いていないことから、現場溶接で生ずるような溶接不良が発生していないので、品質信頼性の高い「杭頭結合構造」になっている。
【００２９】
なお、本実施の形態の杭頭結合構造を構築するにあたり、設計要素となる(i)「杭（鋼管１）および鋼管１の杭頭部に設けたボルト穴５の強度」、(ii)「接合板２７および接合板２７に設けた挿通孔２５の強度」、(iii)「接合用ボルト２９および鋼管内面側に固定されたナット７の定着強度」、(iv)「定着鉄筋２３の引張り強度」の4つの部位のうち，(iv)「定着鉄筋２３の引張り強度」が最も小さくなるよう設計することが、杭頭結合部の性能安定上望ましい。
【００３０】
次に上記のように構成された杭頭結合構造１９の施工方法について、図７〜図９に基づいて説明する。
鋼管コンクリート複合杭１１を地盤に打設する前に、図８に示すように、杭頭部に設けたボルト穴５に仮ボルト３１を杭頭部の外側から内側に向けて挿入し、杭頭部内面に固定されたナット７に螺合させて固定する。
仮ボルト３１を仮固定した状態で鋼管コンクリート複合杭１１を地盤に打設する。仮ボルト３１を仮固定することで、鋼管コンクリート複合杭１１を地盤に打設するにあたり、杭頭部に形成したボルト穴５やナット７に土砂が入るのを防止できる。なお、仮ボルト３１に代えて、杭頭部の表面側からボルト穴５を塞ぐようなシール部材を設置するようにしてもよい。
杭が打設されると、仮ボルト３１を外し、定着鉄筋２３をボルト接合する。ボルト接合は、定着鉄筋２３の下端に設けた接合板２７の挿通孔２５を杭頭部のボルト穴５に位置合わせし、その状態で接合用ボルト２９を杭頭部の外側から内側に向って挿入し、ナット７に螺合させる。
杭頭部の全周に亘って定着鉄筋２３をボルト接合した後、定着鉄筋２３を囲むように型枠を設置して基礎梁用のコンクリートを打設する。
【００３１】
上記のように構成された本実施の形態の施工方法においては、内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート複合杭でありながら、工事現場で定着鉄筋２３を溶接することなく定着鉄筋２３を杭頭部に設置でき、現場溶接で生ずるような溶接不良が発生しないので、品質信頼性の高い「杭頭結合構造」を実現できる。
【００３２】
なお、上記の説明では、鋼管コンクリート複合杭１１を打設後に定着鉄筋２３をボルト接合する例を示したが、定着鉄筋２３を予め杭頭部にボルト接合した後、定着鉄筋２３がボルト接合された鋼管コンクリート複合杭１１を地盤に打設するようにしてもよい。このようにすることで、仮ボルト３１の取付け、取外しの作業が不要になる。
【００３３】
また、上記の実施の形態３では、鋼管コンクリート複合杭として外殻鋼管付コンクリート杭を用いた例を示したが、杭頭部にボルト接合部３を有する鋼管コンクリート複合杭であれば、鋼管内にコンクリートを中実になるように充填してなる鋼管コンクリート複合杭１２を用いても同様の構造が実現できることは言うまでもない（図１０参照）。
【００３４】
また、上記の実施の形態３では、杭頭部に設けたボルト接合部３の例としてボルト穴５とナット７からなるものを例示したが、図１１に示すように、杭頭部に鋼管内面側から軸部が外部に延出するようにボルト９を鋼管内面側に固定した鋼管コンクリート杭１４であってもよい。この場合、ボルト９の軸部に接合板２７の孔を挿入し、さらに定着用ナット３３を螺合させることで定着鉄筋２３を固定する。
図１１に示したものによれば、鋼管コンクリート複合杭１４を打設する際に仮ボルト３１の設置が不要であり、また定着鉄筋２３を設置する際に接合板２７の位置合せが不用であることから施工性に優れている。
【００３５】
実施の形態３で示した杭頭結合構造１９は、鋼管コンクリート複合杭を対象としているが、鋼管コンクリート複合杭構造の合理化を追及した場合、杭の鋼管部を薄肉化することが最適構造となる場合が多い。そのため、実施の形態３で示したように定着鉄筋２３をボルト・ナットで接合する構造にすると、薄肉化した杭頭部の鋼管部が弱点となる可能性がある。
そこで、この弱点を補って薄肉化した杭頭部の鋼管部が破壊すること防止するため、図１２および図１３に示すように、杭頭部外周に、接合用の接合ボルトが挿通できるボルト挿通孔３５を設けた補強バンド３７を巻きつけて補強するようにしてもよい。なお、補強バンド３７と杭の鋼管部は溶接や接着材などの何らかの方法で固定しておくのが望ましい。補強バンド３７は杭頭部の外周部を一周するように連続するものであるが、そのような補強バンド３７に代えて杭頭部に設けた各ボルト穴５の周辺部を各周辺部ごとに補強する例えば略矩形状の補強部材であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１、２  鋼管
３  ボルト接合部
５  ボルト穴
７  ナット
９  ボルト
１１、１２、１４、１６  鋼管コンクリート複合杭
１３  端板
１５  コンクリート層
１７  コンクリート
１９  杭頭結合構造
２１  基礎梁
２３  定着鉄筋
２５  挿通孔
２７  接合板
２９  接合用ボルト
３１  仮ボルト
３３  定着用ナット
３５  ボルト挿通孔
３７  補強バンド
【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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【図１５】
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【図１６】
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