(57)【要約】【課題】鋼管の周形状や管径に限定されることなく使用可能であり、また特殊な工具が不要で、かつ作業性にも優れる機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を提供する。【解決手段】本発明に係る機械式継手付き鋼管の回転接合用治具１は、鋼管の外周に沿って巻き回し可能な巻き回し部材としての帯状部材３と、帯状部材３の巻き回しの途中に設けられて鋼管に巻き回した帯状部材３に鋼管を締め付ける締め付け力を付与する締付機構５と、巻き回した帯状部材３の巻き回途中に設けられて外部からの回転力を受けるための回転力受け部材７とを有することを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の端部に取り付けた機械式継手を回転接合する際に用いる機械式継手付き鋼管の回転接合用治具であって、
前記鋼管の外周形状に沿って巻き回し可能な帯状又は線状の巻き回し部材と、該巻き回し部材の巻き回しの途中に設けられて前記巻き回し部材に前記鋼管を締め付ける締め付け力を付与する締付機構と、前記巻き回し部材の巻き回し途中に設けられて外部からの回転力を受けるための回転力受け部材とを有することを特徴とする機械式継手付き鋼管の回転接合用治具。
【請求項２】
前記巻き回し部材は、合成繊維からなることを特徴とする請求項１記載の機械式継手付き鋼管の回転接合用治具。
【請求項３】
前記巻き回し部材は、鋼製のワイヤ又はチェーンからなることを特徴とする請求項１記載の機械式継手付き鋼管の回転接合用治具。
【請求項４】
前記回転力受け部材は、回転力を付与するための押棒を挿入できる管部材を備えてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の機械式継手付き鋼管の回転接合用治具。
【請求項５】
前記回転力受け部材は、牽引して回転力を付与するための線状部材を結合できる結合部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の機械式継手付き鋼管の回転接合用治具。
【請求項６】
前記回転力受け部材は、回転力が付与されたときに回転力が付与された側に傾動して前記巻き回し部材が前記鋼管を締め付けるように構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の機械式継手付き鋼管の回転接合用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端部に機械式継手を設けた鋼管同士を回転接合してなる鋼管杭、鋼管矢板等において、前記鋼管同士の接合に用いる回転接合用治具に関する。
本明細書において、「鋼管」と表記したときには、鋼管杭や鋼管矢板等を構成する鋼管であって、鋼管矢板のように外周部に横連結継手を有するものを含む。
【背景技術】
【０００２】
鋼管杭や鋼管矢板の接合には溶接接合が使われることが一般的であるが、火気が使えない場合や、接合時間を短縮する必要がある場合など機械式継手が用いられるケースが増えてきている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
外径150mm程度の鋼管に継手をねじ込んだり、外したりする場合は工具（例えばパイプレンチ）を用いてパイプに適切な締め付けを与えて回すことができる。
しかし、鋼管杭のような外径300mm以上の鋼管を回転接合するのに適した寸法のレンチは無く、また製作したとしても重量が重く施工が困難になることが考えられるのでパイプレンチで継手付き鋼管の接合を行うのは難しい。
【０００４】
そのため、機械式継手で連結する鋼管杭を回転接合する場合には、特殊な治具等が必要とされ、このようなものとして、主に上側鋼管に鋼製リング状の接合治具を付けて、外周上の突起に棒状部材を差し込み、人力で回転させる方法（特許文献３参照）と、鋼管に牽引線を巻きつけて上側鋼管に牽引工具やクレーンで回転力を与える方法（特許文献４参照）の２種類がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第3747594号公報
【特許文献２】特許第4000930号公報
【特許文献３】特許第3149730号公報
【特許文献４】特許第4062131号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に開示された鋼製リング状の接合治具は、鋼製であることから重量が重く、施工時に作業員に大きな負荷がかかるという問題点があった。
また、鋼製リング状の接合治具は、施工対象の鋼管の外周形状が円形であることを前提としているため、鋼管矢板のように外周部に横連結継手が取り付けられているものには使用できない。
さらに、鋼製リング状の接合治具は、リングの径が決まっているため、鋼管径が違う鋼管杭に流用することができず、現場毎に適用する鋼管の鋼管径に合わせて新たに治具を製作しなければならずコスト高となるという問題もある。
【０００７】
この点、特許文献４に開示された牽引線を巻きつけて上側鋼管に牽引工具やクレーンで回転力を与える方法の場合には、外周形状が必ずしも円形でなくても適用でき、また鋼管径が違った場合でも治具を新たな製作する必要はない。
しかしながら、特許文献４に開示の技術では、高張力鋼からなるワイヤを鋼管に複数回巻き付けて、ウインチ等で引っ張るというものであため、巻き付けたワイヤが弛まないように所定の張力を付与しなければならず、ワイヤの一端を固定し、他端をウインチ等の牽引工具によって張力を付与する必要があり、かかる作業が煩雑である。
【０００８】
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、鋼管の周形状や管径に限定されることなく使用可能であり、また特殊な工具等を別途用いる必要がなく、かつ作業性にも優れる機械式継手付き鋼管の回転接合用治具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】
【０００９】
（１）本発明に係る機械式継手付き鋼管の回転接合用治具は、鋼管の端部に取り付けた機械式継手を回転接合する際に用いる機械式継手付き鋼管の回転接合用治具であって、
前記鋼管の外周形状に沿って巻き回し可能な帯状又は線状の巻き回し部材と、該巻き回し部材の巻き回しの途中に設けられて前記巻き回し部材に前記鋼管を締め付ける締め付け力を付与する締付機構と、前記巻き回し部材の巻き回し途中に設けられて外部からの回転力を受けるための回転力受け部材とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記巻き回し部材は、合成繊維からなることを特徴とするものである。
【００１１】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記巻き回し部材は、鋼製のワイヤ又はチェーンからなることを特徴とするものである。
【００１２】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記回転力受け部材は、回転力を付与するための押棒を挿入できる管部材を備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記回転力受け部材は、牽引して回転力を付与するための線状部材を結合できる結合部を有することを特徴とするものである。
【００１４】
（６）また、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、前記回転力受け部材は、回転力が付与されたときに回転力が付与された側に傾動して前記巻き回し部材が前記鋼管を締め付けるように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の機械式継手付き鋼管の回転接合用治具は、鋼管の外周形状に沿って巻き回し可能な帯状又は線状の巻き回し部材と、該巻き回し部材の巻き回しの途中に設けられて前記巻き回し部材に前記鋼管を締め付ける締め付け力を付与する締付機構と、前記巻き回し部材の巻き回し途中に設けられて外部からの回転力を受けるための回転力受け部材とを有することにより、鋼管の周形状や管径に限定されることなく使用可能であり、複数の現場に転用が可能なので、現場ごとに治具を製作する必要がなく、製作コストを低減できる。また、締付機構が巻き回しの途中に設けられているので、使用に際して特殊な工具等を別途用いる必要がなく、かつ作業性にも優れるという効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る機械式継手付き鋼管の回転接合用治具の説明図である。
【図２】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具の一構成要素の一例であるラッシングベルトの説明図である。
【図３】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の説明図である（その１）。
【図４】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の説明図である（その２）。
【図５】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の説明図である（その３）。
【図６】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の説明図である（その４）。
【図７】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の説明図である（その５）。
【図８】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の説明図である（その６）。
【図９】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の他の態様の説明図である（その１）。
【図１０】図１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の他の態様の説明図である（その２）。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る機械式継手付き鋼管の回転接合用治具の説明図である。
【図１２】図１１に示した機械式継手付き鋼管の回転接合用治具を用いて鋼管杭の接合を行う方法の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１、２の他の態様を説明する説明図である。
【図１４】本発明の機械式継手付き鋼管の回転接合用治具の他の態様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係る機械式継手付き鋼管の回転接合用治具１（以下、単に「回転接合用治具１」という）は、図１に示すように、鋼管に巻き回し可能な巻き回し部材の一例としての帯状部材３と、帯状部材３の途中に設けられて鋼管に巻き回した帯状部材３に鋼管を締め付ける締め付け力を付与する締付機構５と、巻き回した帯状部材３の巻き回し途中に設けられて外部からの回転力を受けるための回転力受け部材７とを有するものである。
以下、各構成を詳細に説明する。
【００１８】
＜帯状部材＞
帯状部材３は、上述したように本発明の巻き回し部材の一例であり、接合対象となる機械式継手付き鋼管の外周に沿って巻き回し可能で、かつ巻き回した鋼管を締め付けることができるものである。素材は、引張強度に優れ、軽量で、締付力の付与が容易な合成繊維、特にナイロン系素材、ポリエステル系素材等が好ましい。
帯状部材３は、扁平な形状であるため、鋼管との接触面積が大きく、摩擦を大きくとって滑り難くすることができる。
なお、本願において鋼管の外周に沿ってとは、巻き回し部材が全周に亘って鋼管に接触する必要はなく、図５等に示すように、鋼管の外周に横連結継手３３等の凹凸があるような場合にも、凹凸に沿って変形が可能であるという意味である。
【００１９】
＜締付機構＞
締付機構５は、帯状部材３を鋼管に巻き回した状態で帯状部材３に鋼管への締め付け力を付与するものである。
締付機構５として、図２に示すように、矢印の方向にハンドル１１をカチャカチャと往復動作することで締め付け力を付与できるラチェット式のものを例示することができる。
帯状部材３及び締付機構５の例としては、ナイロン系素材の帯状部材３の途中に締付機構５を有し、両端に後述する回転力受け部材７の係止孔１５に係止するＪフック９を設けたラッシングベルトを挙げることができ（図２参照）、図１ではこのラッシングベルトを用いた例を図示している。
なお、帯状部材３の両端に設けたＪフック９は一例であり、回転力受け部材７の係止孔１５に連結できるものであれば、形状は問わない。
【００２０】
＜回転力受け部材＞
回転力受け部材７は、鋼管に巻き回した帯状部材３の巻き回し途中に設けられて外部からの回転力を受けるための部材である。
本実施の形態の回転力受け部材７は、図１に示すように、円筒短管１３と、その両側面に張り出すように設けた張出板１７とを備えてなる。
円筒短管１３には、図１に示すように、作業者が回転力を付与するための押棒１９が挿入される。
張出板１７には係止孔１５が設けられ、この係止孔１５には、帯状部材３の端部に設けたＪフック９を係合させる。
なお、本例の回転力受け部材７は円筒短管１３を用いているが、本発明の回転力受け部材７は棒状部材を挿入できればよく、円筒管に限定されず、例えば角筒管であってもよい。
【００２１】
上記のように構成された回転接合用治具１を用いて機械式継手付き鋼管を接合する接合方法について、鋼管の例として鋼管矢板２１を挙げて、図３〜図８に基づいて説明する。
上端に雌継手２３が取り付けられた下側鋼管矢板２５を地盤２７に打設する（図３（ａ）参照）。下端に雄継手２９が取り付けられた上側鋼管矢板３１を下側鋼管矢板２５の上方にクレーン車等で吊り下げて、雌継手２３と雄継手２９の位置を合わせる（図３（ｂ）参照）。この状態で、回転接合用治具１を上側鋼管矢板３１の外周に取り付ける（図３（ｃ）参照）。
なお、上記の例では下側鋼管矢板２５に雌継手２３が、上側鋼管矢板３１に雄継手２９が取り付けられた例を示したが、これらは一例であり、例えば下側鋼管矢板２５に雄継手２９が上側鋼管矢板３１に雌継手２３が取り付けられたものでもよい。
【００２２】
回転接合用治具１の取付方法は、図４に示すように、帯状部材３を上側鋼管矢板３１の外周に巻き付けて、帯状部材３の両端のＪフック９を回転力受け部材７の係止孔１５に挿入する。そして、締付機構５のハンドルをカチャカチャと往復動作して締付力を付与する。回転接合用治具１を取り付けた状態を平面視すると、図５に示すように、帯状部材３が合成繊維で形成されていることから、鋼管矢板２１の横連結継手３３を乗り越えて形状に沿った巻き回しができる。
【００２３】
このように、回転接合用治具１の取り付けは極めて簡単である。また、図４に示すように、帯状部材３を上側鋼管矢板３１に巻き回して回転力受け部材７を取り付けるだけであり、従来例に比べると、取付けの作業性が各段に優れる。
しかも、帯状部材３が合成繊維で形成されているため、軽量であることから、作業者の負荷が減り施工が非常に容易になる。
【００２４】
次に、図６に示すように、押棒１９を円筒短管１３に挿入して、図７に示すように作業者が回転力を付与して回転接合する。
なお、回転接合に必要な荷重Pは、P=μ×Wp×(r/R)で与えられる（図８参照）。
ここで、Wp：下杭に預ける荷重Wp（＝上杭重量W−吊り荷重L）
μ：摩擦係数＝0.1〜0.2
r：鋼管杭の半径
R：回転力を与える位置
【００２５】
以上のように、本実施の形態の回転接合用治具１によれば、鋼管の周形状や管径に限定されることなく使用可能であり、複数の現場に転用が可能なので、現場ごとに治具を製作する必要がなく、製作コストを低減できる。また、使用に際して特殊な工具が不要で、かつ作業性にも優れる。
【００２６】
なお、上記の実施の形態では、一つの回転接合用治具１を用いて作業者が一人で接合作業を行うものであったが、図９に示すように、例えば２つの回転接合用治具１を鋼管３５の高さ方向で２段になるように取り付けて、２人の作業者で作業を行うようにしてもよい。
また、上記の一つの回転接合用治具１は回転力受け部材７を１個有するものであったが、例えば図１０に示すように、φ2,000mmのような大径の鋼管３５の場合には、輪の４箇所に回転力受け部材７を有するようにしてもよく、この場合には、４箇所で４名の作業者によって回転力を付与することができる。
【００２７】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、回転力受け部材７が円筒短管１３を有し、円筒短管１３に押棒１９を挿入して押棒１９によって回転力を付与するものであった。
しかし、回転力を付与する方法としては、押棒１９によるものの他、特許文献４に開示されたように、ウインチ等の牽引工具を用いる方法がある。
本実施の形態の回転接合用治具３７は、回転力を牽引工具によって付与するのに好適な回転力受け部材７を用いたものであり、本実施の形態の回転力受け部材７は、図１１に示すように、牽引して回転力を付与するための線状部材３９（ワイヤ）を結合できる結合部４１を有するものである。
なお、図１１に示す回転力受け部材７は、実施の形態１で示したものと同じものであり、張出板１７の係止孔１５が結合部４１として機能している。
【００２８】
本実施の形態の回転接合用治具３７で下側鋼管矢板２５と上側鋼管矢板３１からなる鋼管矢板２１の接合を行う場合、図１１に示すように、牽引用の線状部材３９（ワイヤ）を結合部４１に結合し、図１２に示すように、牽引工具４３（ウインチ）で線状部材３９を引っ張るようにすればよい。
【００２９】
なお、本実施の形態の回転力受け部材７のように、回転力受け部材７が、押棒１９を挿入できる円筒短管１３と結合部４１の両方を備えていれば、回転力の付与を現場状況に御応じて適宜選択して行うことができるので好適である。
【００３０】
図１３は、実施の形態１、２の他の態様を示すものであり、回転力受け部材７が、回転力が付与されたときに回転力が付与された側に傾動して帯状部材３が上側鋼管矢板３１を締め付けるように構成したものである。このようにすることで、回転力を与える動作が同時に締付力を付与することになり、大きな回転力を必要とする場合であっても、帯状部材３がずれることなく円滑な接合作業を実現できる。
【００３１】
具体的には、図１３に示すように、張出板１７を円筒短管１３の先端から少し上方（押棒１９側）にずれた位置に設けることで、回転力が与えられたときに、円筒短管１３がその一端を傾動中心Ｏとして傾動することができる。円筒短管１３が傾動する際、帯状部材３の先端のＪフック９が係止する係止孔１５の位置と傾動中心Ｏとの距離は、左右で差があり（Ｓ2＞Ｓ1）、締め付け側となる距離Ｓ2の方が弛む側の距離Ｓ1よりも長いので、締め付ける力を発現できる。
なお、図１３では、押棒１９が大きく傾動している状態を示しているが、実際には、締付機構５によって帯状部材３がしっかりと締め付けられているので、押棒１９を押した際には僅かに傾動する程度であり、この僅かな傾動が締付力となって帯状部材３のずれを防止する。
【００３２】
なお、上記の実施の形態１、２においては、本発明の巻き回し部材の一例として帯状の部材でかつその材質が合成繊維のものを例示した。
帯状の部材の材質として合成繊維を用いることで、上述のように軽量でかつとり回しが容易で、鋼管との摩擦も取りやすいというメリットがあるが、同様のメリットを有するものとして、例えば細い鋼線を編み込んで帯状にしたような部材であってもよい。
【００３３】
また、巻き回し部材の他の例としては、帯状の部材に限られず、例えば鋼製のワイヤ又はチェーンのような線状の部材であってもよい。
特に、厚肉で重量の大きな鋼管の回転接合を行う場合には、巻き回し部材にも大きな張力が作用することになるので、このような場合には合成繊維よりも耐力の大きい鋼製のワイヤ又はチェーンを用いるのが好ましい。
【００３４】
そして、線状部材として、ワイヤ又はチェーンを用いる例としては、実施の形態１で示したラッシングベルトに代えて、図１４に示すように、ラチェット式の締め付け機構を有する荷締め機４５を用いることができる。図１４に示すものは、矩形の枠部４７の内側に回転可能に設けたロール４９にワイヤ５１を巻いたもので、一端をロール２９に連結して枠部４７に揺動可能に設けたレバー５３を図中の矢印の方向に往復動させることで、ワイヤ５１をロール４９に巻き付けて簡単に締付力を付与することができる。ワイヤ５１は枠部４７の片方から延出し、枠部４７の他方にはチェーン５５が設けられており、ワイヤ５１の先端とチェーン５５の先端には実施の形態１、２で示した回転力受け部材７に連結するためのフック５７が設けられている。
【００３５】
なお、ワイヤ又はチェーンのような線状部材の場合には、帯状部材に比べて鋼管との摩擦がとりにくく滑り易いことが考えられるが、この場合にはワイヤ又はチェーンを例えば２重巻きにしたり、鋼管との間にゴム板等を挟んだりすればよい。
【実施例】
【００３６】
本発明の実施例として、鋼管矢板としてSKY490を用い、機械式継手は80キロ鋼の材料を用いた例を示す。本発明は、鋼管径φ300mm〜2000mm程度の範囲で用いられるが、今回は代表径である鋼管径φ1000mmで効果を確認した。
【００３７】
外径：φ1,000mm×板厚：12mm、長さｌ：3,000mmの上側鋼管矢板と機械式継手（重量計W=10,780N）を配置し、外径φ1,000mm×板厚：12mm、長さｌ：1,000mmの下側鋼管矢板と接合した。上鋼管矢板に回転接合用治具を取り付け、棒状部材を差し込み、90°回転させて接合を完了した。
吊り荷重L=7,800Nのとき、下杭に預ける荷重Wp=2,980Nとなる。回転力を与える位置は用いた棒状部材の寸法：1,000mmより、部材の長さ方向中央位置に力を加えるとすると、R=1,000mmとなる。摩擦係数を0.15とすると、回転嵌合に必要な荷重P＝224Nで回転嵌合が可能なことが確認された。
【００３８】
外径：φ1,000mm×板厚16mm、長さｌ：3,000mmの上側鋼管矢板と機械式継手（重量計W=約13,720N）を配置し、下側鋼管矢板を模した鋼板と接合した。上鋼管矢板に回転接合治具を取り付け、棒状部材を差し込み、45°回転させて接合を完了した。
吊り荷重：L=11,800Nのとき、下杭に預ける荷重Wp=1,920Nとなる。回転力を与える位置は用いた棒状部材の寸法1,000mmより、部材の中央位置に力を加えるとすると、R=1,000mmとなる。摩擦係数を0.15とすると、回転嵌合に必要な荷重P＝144Nで回転嵌合が可能なことが確認された。
【００３９】
外径：φ1,000mm×板厚12mm、長さｌ：3,000mmの上側鋼管矢板と機械式継手（重量計W=10,780N）を配置し、外径：φ1,000mm、長さｌ：1,000mmの下側鋼管矢板と接合した。上鋼管矢板に回転接合用治具を取り付け、回転接合用治具の係止孔に牽引工具のワイヤ先端のフックを連結して、牽引工具で引張り、90°回転させて接合を完了した。
【００４０】
外径：φ1,000mm×板厚16mm、長さｌ：3,000mmの上側鋼管矢板と機械式継手（重量計W=約13,720N）を配置し、下側鋼管矢板を模した鋼板と接合した。上鋼管矢板に回転接合用治具を取り付け、回転接合用治具の係止孔に牽引工具のワイヤ先端のフックを連結して、牽引工具で引張り、45°回転させて接合を完了した。
【００４１】
本発明の回転治具を用いたので、接合作業が容易になり、施工性が向上するという良好な結果が得られた。
前記実施例では、鋼管径：φ1000mmの鋼管矢板の回転接合の場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、鋼管径φ300mm〜φ2000mm程度の鋼管杭・鋼管矢板の回転接合にも用いられる。
【符号の説明】
【００４２】
１  回転接合用治具（実施の形態１）
３  帯状部材
５  締付機構
７  回転力受け部材
９  Ｊフック
１１  ハンドル
１３  円筒短管
１５  係止孔
１７  張出板
１９  押棒
２１  鋼管矢板
２３  雌継手
２５  下側鋼管矢板
２７  地盤
２９  雄継手
３１  上側鋼管矢板
３３  横連結継手
３５  鋼管
３７  回転接合用治具（実施の形態２）
３９  線状部材
４１  結合部
４３  牽引工具
４５  荷締め機
４７  枠部
４９  ロール
５１  ワイヤ
５３  レバー
５５  チェーン
５７  フック
【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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