(57)【要約】【課題】狭隘箇所において確実にコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め装置及び方法を提供する。【解決手段】コンクリート締固め装置１は、特に狭隘箇所で打設されるコンクリートＣの締固めを行うコンクリート締固め装置であって、コンクリートＣの打設空間１０３内に位置するように設置され、コンクリートＣに埋め殺しされるパイプ３と、パイプ３の中空部４において当該パイプ３の延在方向に移動可能な振動装置１０と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め装置であって、
前記コンクリートの打設空間内に位置するように設置され、前記コンクリートに埋め殺しされる筒体と、
前記筒体の中空部において当該筒体の延在方向に移動可能な振動装置と、を備えたことを特徴とするコンクリート締固め装置。
【請求項２】
前記振動装置は、
振動の発生源である振動体と、前記振動体を前記筒体の内壁面に固定する固定機構部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート締固め装置。
【請求項３】
前記筒体は、他の部位よりも振動を伝達し難い関節部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート締固め装置。
【請求項４】
前記固定機構部は、
前記中空部内で回転して前記筒体の内壁面に押し付けられるカムを有することを特徴とする請求項２に記載のコンクリート締固め装置。
【請求項５】
前記固定機構部は、
前記中空部の径方向に膨らんで前記筒体の内壁面に押し付けられる変形部材を有することを特徴とする請求項２に記載のコンクリート締固め装置。
【請求項６】
前記固定機構部は、
前記中空部の径方向に拡張収縮可能なパンタグラフ構造をなし、前記筒体の内壁面に押し付けられるパンタグラフ部を有することを特徴とする請求項２に記載のコンクリート締固め装置。
【請求項７】
打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め方法であって、
前記コンクリートの打設空間内に位置するように筒体を設置する筒体設置工程と、
前記打設空間に前記コンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
前記筒体の中空部に振動装置を導入し前記中空部内の所定の位置に設置する振動装置設置工程と、
前記振動装置を駆動し前記筒体を振動させる振動工程と、を備え、
前記振動装置の設置位置を前記中空部内で変更しながら、前記振動装置設置工程と前記振動工程とを繰り返し実行することを特徴とするコンクリート締固め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人が入りにくい狭隘な場所のコンクリートの締固めを行う場合があり、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の締固め装置が知られている。この装置は、トンネル覆工コンクリートの締固め装置であって、締固め用バイブレータを先端部に設置した棒状の支持部材を、覆工空間外から覆工空間内へ進退可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３２６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の締固め装置においては、より確実にバイブレータの振動をコンクリートに伝達し締固めすることが望まれる。本発明は、狭隘箇所において確実にコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め装置及び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】
【０００５】
本発明のコンクリート締固め装置は、打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め装置であって、コンクリートの打設空間内に位置するように設置され、コンクリートに埋め殺しされる筒体と、筒体の中空部において当該筒体の延在方向に移動可能な振動装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、筒体が打設空間のコンクリートに埋め込まれた後、振動装置を筒体内に設置し、振動体で振動を発生させることにより、筒体を振動させ、筒体の周囲のコンクリートに振動を与えることができる。また、中空部内で振動装置の設置位置を変えながら、各設置位置において振動を発生させることにより、筒体の延在方向の各位置においてコンクリートに振動を与えることができる。従って、狭隘箇所であっても、筒体を設置することにより、筒体の周囲のコンクリートに振動を与えることができ、当該狭隘箇所のコンクリートの締固めを確実に行うことができる。
【０００７】
また、振動装置は、振動の発生源である振動体と、振動体を筒体の内壁面に固定する固定機構部と、を有するものとすることもできる。この構成によれば、振動装置からの振動が筒体に伝達し易くなり、より確実にコンクリートに振動を与えることができる。
【０００８】
また、筒体は、他の部位よりも振動を伝達し難い関節部を有することとしてもよい。この構成によれば、筒体内のある箇所で振動装置を振動させる場合、その位置から関節部を介して更に遠い箇所には振動が伝わり難い。従って、振動装置の固定位置から見て関節部より手前の部位に振動装置の振動を集中させることができ、比較的強い振動を固定位置近傍に与えることができる。
【０００９】
具体的な構成としては、固定機構部は、中空部内で回転して筒体の内壁面に押し付けられるカムを有することとしてもよい。また、他の具体的な構成として、固定機構部は、中空部の径方向に膨らんで筒体の内壁面に押し付けられる変形部材を有することとしてもよい。更に他の具体的な構成として、固定機構部は、中空部の径方向に拡張収縮可能なパンタグラフ構造をなし、筒体の内壁面に押し付けられるパンタグラフ部を有することとしてもよい。
【００１０】
本発明のコンクリート締固め方法は、打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め方法であって、コンクリートの打設空間内に位置するように筒体を設置する筒体設置工程と、打設空間にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、筒体の中空部に振動装置を導入し中空部内の所定の位置で固定する振動装置設置工程と、振動装置を駆動し筒体を振動させる振動工程と、を備え、振動装置の固定位置を中空部内で変更しながら、振動装置設置工程と振動工程とを繰り返し実行することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、筒体が打設空間のコンクリートに埋め込まれた後、振動装置を筒体内に設置し、振動体で振動を発生させることにより、筒体を振動させ、筒体の周囲のコンクリートに振動を与えることができる。また、中空部内で振動装置の設置位置を変えながら、各設置位置において振動を発生させることにより、筒体の延在方向の各位置においてコンクリートに振動を与えることができる。従って、狭隘箇所であっても、筒体を設置することにより、筒体の周囲のコンクリートに振動を与えることができ、当該狭隘箇所のコンクリートの締固めを確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、狭隘箇所において確実にコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】コンクリート締固め装置及び方法が適用される施工現場の一例を示す断面図である。
【図２】図１の施工現場に設置された本実施形態のコンクリート締固め装置を拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図２のコンクリート締固め装置が備える振動装置の一例を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図２のコンクリート締固め装置が備える振動装置の他の例を示す図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図２のコンクリート締固め装置が備える振動装置の更に他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るコンクリート締固め装置及び方法の実施形態について詳細に説明する。なお、各図においては、説明の理解を容易にするために、各部位の形状や寸法を誇張して描写する場合があり、図面上の寸法比は実物とは必ずしも一致しない。また、同一又は同等の構成要素には図面に同一の符号を付して重複する説明を省略するものとする。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態のコンクリート締固め装置１は、例えば、既存の円形断面の地下坑道１０１の直下の空間を掘削し、その掘削された空間にコンクリートＣを打設する施工現場において使用される。当該地下坑道１０１は紙面に直交する方向に延在しており、幅方向に隣接して壁が存在しているので、地下坑道１０１の周囲は狭隘で作業者が入り込み難い。
【００１６】
図１及び図２に示されるように、コンクリート締固め装置１は、コンクリートＣの打設空間１０３内に位置するように設置され、コンクリートＣに埋め殺しされるパイプ（筒体）３と、パイプ３の中空部４内に導入される振動装置１０とを備えている。振動装置１０は、パイプ３の中空部４内をパイプ３の延在方向に移動可能である。
【００１７】
パイプ３は、地下坑道１０１直下に設置され、当該地下坑道１０１の底面に沿って円弧状に湾曲した形状をなしている。パイプ３の両端は、地下坑道１０１の両側で打設空間１０３から上方に突出しており、コンクリート打設後もコンクリートＣの打設面から上方に突出する。なお、パイプ３の両端を区別する場合には、図１及び図２における左側の端を第１端３ｓ、右側の端を第２端３ｔと呼ぶ。パイプ３は、振動装置１０の振動を外部に伝達するため、例えば、高い剛性を有する金属製のパイプを採用することが好ましい。例えば、パイプ３としては、鋼管、ガスパイプ、単管パイプ、鉄パイプ等を用いることができる。パイプ３の内径は、例えば約７５ｍｍである。パイプ３は、地下坑道１０１の延在方向に、例えば４００〜５００ｍｍのピッチで平行に複数配列される。パイプ３は、打設空間１０３の掘削後、コンクリートＣの打設前に予め設置される。パイプ３は、コンクリートＣの打設前に、例えば地下坑道１０１の底壁面に吊り下げられるように固定されてもよい。
【００１８】
パイプ３は、他の部位よりも振動を伝達しにくい関節部７ａ，７ｂを有している。図１及び図２の例では、パイプ３は長手方向に３つのパイプ部３ａ，３ｂ，３ｃに分割されている。そして、パイプ部３ａとパイプ部３ｂとが関節部７ａを介して接続されており、パイプ部３ｂとパイプ部３ｃとが関節部７ｂを介して接続されている。関節部７ａ，７ｂは、筒状に形成されており、パイプ部３ａ，３ｂ，３ｃと同様に、振動装置１０を通過させることができる。関節部７ａ，７ｂは、パイプ部３ａ，３ｂ，３ｃよりも剛性が低く、関節部７ａ，７ｂを介して振動が伝達し難くなっている。すなわち、関節部７ａ，７ｂは、パイプ部３ａ，３ｂ，３ｃにおける振動を絶縁する振動絶縁部としての機能を有し、例えば、パイプ部３ｂが振動する場合に、関節部７ａ，７ｂを挟んだパイプ部３ａ，３ｃにはその振動が伝達し難い。関節部７ａ，７ｂは、例えば、筒状に形成された金属膜、アルミテープ、フレキシブルテープ、スパイラルホース等で構成される。また、関節部７ａ，７ｂを蛇腹構造としてもよい。また、本実施形態では、パイプ３が２箇所の関節部７ａ，７ｂを備える構成を一例として説明するが、関節部は１箇所であってもよく３箇所以上であってもよい。
【００１９】
振動装置１０は、振動の発生源である振動体１１と、振動体１１をパイプ３の内壁面５に固定する固定機構部１３と、を有している。振動装置１０は、パイプ３の第１端３ｓ側に振動体１１、第２端３ｔ側に固定機構部１３が位置するようにパイプ３内に挿入される。振動体１１の振動方式としては、例えば、回転する偏心分銅で振動を発生させる方式や、超音波振動方式を採用してもよく、電動・電磁、空圧、又は油圧を駆動源とする重錘往復方式を採用してもよい。固定機構部１３の具体的な例としては、例えば、以下に説明する、カム方式の固定機構部１３Ａ、パッカー方式の固定機構部１３Ｂ及びパンタグラフ方式の固定機構部１３Ｃが挙げられる。
【００２０】
（カム方式の固定機構部１３Ａ）
図３（ａ），（ｂ）に示されるように、固定機構部１３Ａは、振動体１１に固定されたボディ１４と、ボディ１４に固定された駆動シリンダ１５と、ボディ１４に取り付けられ駆動シリンダ１５によって駆動されるカム１６とを有している。カム１６は、ボディ１４に対して軸１６ａを中心として回転可能に支持されており、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａの伸縮により、パイプ３の筒軸に平行な平面内で回転する。駆動シリンダ１５としては、油圧シリンダや電動シリンダを採用することができる。
【００２１】
図３（ｂ）に示されるように、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａが伸長されたとき、回転したカム１６の長手方向の両端がパイプ３の内壁面５に押し付けられ、これにより、振動装置１０全体がパイプ３に対して固定される。また、図３（ａ）に示されるように、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａが短縮されたとき、カム１６の両端はパイプ３の内壁面５から離れ、これにより、振動装置１０のパイプ３に対する固定が解除される。
【００２２】
（パッカー方式の固定機構部１３Ｂ）
図４（ａ），（ｂ）に示されるように、固定機構部１３Ｂは、振動体１１に固定されたボディ１４と、ボディ１４に固定された駆動シリンダ１５と、ボディ１４の周囲にリング状に取り付けられたパッカー（変形部材）１７とを有している。パッカー１７は、例えばウレタン等の弾性材料からなる。駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａの先端には、パッカー１７を押圧するための鍔部材１５ｂが取り付けられている。そして、ボディ１４には、フランジ１４ｂが設けられており、鍔部材１５ｂとフランジ１４ｂとの間にパッカー１７が配置されている。
【００２３】
図４（ｂ）に示されるように、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａが伸長されたとき、パッカー１７は鍔部材１５ｂとフランジ１４ｂとの間で筒軸方向に押圧され、径方向に膨らむように変形する。そうすると、パッカー１７の外周面がパイプ３の内壁面５に押し付けられ、パッカー１７と内壁面５との摩擦によって、振動装置１０全体がパイプ３に対して固定される。また、図４（ａ）に示されるように、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａが短縮されたとき、パッカー１７の径はパイプ３の内径よりも小さくなり、これにより、振動装置１０のパイプ３に対する固定が解除される。
【００２４】
（パンタグラフ方式の固定機構部１３Ｃ）
図５（ａ），（ｂ）に示されるように、固定機構部１３Ｃは、振動体１１に固定されたボディ１４と、ボディ１４に固定された駆動シリンダ１５と、ボディ１４に取り付けられ駆動シリンダ１５によって駆動されるパンタグラフ部１８とを有している。パンタグラフ部１８は、中空部４の径方向に拡張収縮可能なパンタグラフ構造を成している。パンタグラフ部１８の第１節部１８ａがボディ１４に接続されており、第１節部１８ａに対向する第２節部１８ｂが駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａの先端に接続されている。そして、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａの伸縮により、第３節部１８ｃと第４節部１８ｄがパイプ３の径方向に移動し、パンタグラフ部１８全体の幅が当該径方向に拡張収縮する。
【００２５】
図５（ｂ）に示されるように、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａが伸長されたとき、第３節部１８ｃと第４節部１８ｄとがパイプ３の内壁面５に押し付けられ、第３節部１８ｃ，第４節部１８ｄと内壁面５との摩擦により、振動装置１０全体がパイプ３に対して固定される。また、図５（ａ）に示されるように、駆動シリンダ１５のピストンロッド１５ａが短縮されたとき、第３節部１８ｃ及び第４節部１８ｄはパイプ３の内壁面５から離れ、これにより、振動装置１０のパイプ３に対する固定が解除される。なお、内壁面５との摩擦力を確保するため、第３節部１８ｃと第４節部１８ｄの外側に、内壁面５に密着する板部材１９を設けてもよい。
【００２６】
振動装置１０には、上述の固定機構部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの何れを採用してもよい。固定機構部１３Ａを採用した場合、部品点数が少なく単純な構造で機能を実現でき、その結果、固定機構部１３Ａを細くしてパイプ３の内径を小さくすることができるので好ましい。また、固定機構部１３Ａでは、カム１６を内壁面５に押し付ける反作用として、ボディ１４及び振動体１１を回転させる力が生じてしまうが、固定機構部１３Ｂ，１３Ｃを採用した場合には、このような回転力が発生しない点で好ましい。また、固定機構部１３Ｂは、振動体１１からパイプ３に伝わる振動が、パッカー１７の介在によって減衰される可能性があるが、固定機構部１３Ａ，１３Ｃを採用した場合には、このような振動の減衰が避けられる点で好ましい。
【００２７】
以下の説明において、固定機構部の方式を区別する必要がない場合には、固定機構部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを総称して「固定機構部１３」とする。固定機構部１３には、駆動シリンダ１５を駆動するための駆動ケーブル２１（図３〜図５参照）が接続されている。駆動シリンダ１５として油圧シリンダを採用した場合は、各図に例示されるように駆動ケーブル２１は２系統であり、駆動シリンダ１５として電動シリンダを採用した場合は、駆動ケーブル２１は１系統である。本実施形態では、駆動ケーブル２１は、第１端３ｓに引き出されている。なお、駆動ケーブル２１を第２端３ｔに引き出す構成とすれば、駆動ケーブル２１と振動体１１との干渉が避けられ、パイプ３の内径を小さくすることができるので好ましい。
【００２８】
図２に示されるように、振動装置１０の振動体１１側には、フレキシブルチューブ２３が取り付けられている。フレキシブルチューブ２３は、振動装置１０をパイプ３内で押すことが出来る程度に所定の剛性を有すると共に、パイプ３の形状に応じて湾曲できる程度の可撓性を有している。フレキシブルチューブ２３は、パイプ３の第１端３ｓ側に引き出されており、作業者は第１端３ｓ側からフレキシブルチューブ２３を押し引きすることで、振動装置１０をパイプ３の中空部４内で移動させることができる。更に、振動装置１０の固定機構部１３側には、振動装置１０をパイプ３内で引っ張るための牽引ロープ２７が取り付けられている。牽引ロープ２７は、パイプ３の第２端３ｔ側に引き出されており、、作業者は第２端３ｔ側から牽引ロープ２７を引っ張ることで、振動装置１０をパイプ３の中空部４内で第２端３ｔ側に移動させることができる。なお、牽引ロープ２７は省略することも可能である。また、フレキシブルチューブ２３を省略し、それぞれ第１端３ｓ，第２端３ｔから引き出される２本の牽引ロープ２７を振動装置１０に取り付けてもよい。
【００２９】
続いて、上述のコンクリート締固め装置１を用いたコンクリート締固め方法について説明する。
【００３０】
まず、打設空間１０３の掘削後、地下坑道１０１の直下で打設空間１０３内にパイプ３を設置する。例えば、パイプ３は、地下坑道１０１の底壁面に吊り下げられるように固定される（筒体設置工程）。打設空間１０３内に鉄筋が多密に配置されている場合にも、パイプ３を挿入することができる。その後、コンクリート打設面がパイプ３に到達するまでは、打設空間１０３内におけるコンクリート打設と通常のコンクリート締固めとを繰り返してもよい。
【００３１】
その後、パイプ３の両端以外の中央部分を埋め込むように、打設空間１０３にコンクリートを打設する（コンクリート打設工程）。その後、パイプ３の中空部４に振動装置１０を導入する。ここでは、第１端３ｓから振動装置１０を導入するものとする。その後、フレキシブルチューブ２３及び／又は牽引ロープ２７の操作によって、例えばパイプ部３ａの中空部４内の所定の位置に振動装置１０を移動させる。そして、固定機構部１３の駆動シリンダ１５を駆動して振動装置１０を内壁面５に固定する（振動装置設置工程）。この状態から、振動体１１を駆動して振動装置１０を振動させる（振動工程）。
【００３２】
そうすると、振動装置１０とパイプ部３ａとが一体として振動し、振動がパイプ部３ａ周囲のコンクリートＣに伝達されて、パイプ部３ａ近傍の締固めが行われる。このとき、振動装置１０の振動は、関節部７ａを挟んだパイプ部３ｂにはほとんど伝達されないので、振動装置１０の振動がパイプ部３ａに集中して伝達され、比較的強い振動をパイプ部３ａ近傍のコンクリートＣに与えることができる。
【００３３】
その後、振動装置１０の固定位置（設置位置）を少しずつ第２端３ｔに向かって中空部４内で移動しながら、上記の振動装置設置工程と振動工程とを交互に繰り返し実行する。振動装置設置工程と振動工程とは、パイプ部３ｂ，３ｃについても同様に行われ、パイプ３の延在方向の全体に亘って実行される。但し、関節部７ａ，７ｂ上には、振動装置１０の固定位置は設定されない。振動装置１０の移動ピッチは、コンクリート締固めに必要なピッチに合わせて、例えば４００〜５００ｍｍとする。その後、パイプ３から振動装置１０を取り出し回収する。以上のような処理を、地下坑道１０１の延在方向に沿って複数配列されたパイプ３毎に実行する。その後、コンクリートＣを硬化させ、パイプ３は埋め殺しにする。このとき各パイプ３の中空部４内をモルタルで充填してもよい。
【００３４】
続いて、上述のコンクリート締固め装置１及びコンクリート締固め方法による作用効果について説明する。コンクリート締固め装置１及びコンクリート締固め方法によれば、パイプ３が打設空間１０３のコンクリートＣに埋め込まれた後、パイプ３の中空部４で振動装置１０をパイプ３内に固定し、振動体１１で振動を発生させることにより、パイプ３を振動させ、パイプ３の周囲のコンクリートＣに振動を与えることができる。また、中空部４内で振動装置１０の固定位置を変えながら、各固定位置において振動を発生させることにより、パイプ３の延在方向の各位置においてコンクリートＣに振動を与えることができる。
【００３５】
本来は、地下坑道１０１の直下の部分には作業者が入り込めず、従来のバイブレータを挿入することも困難であるところ、このような人が入ることができない狭隘箇所であっても、予めパイプ３を設置することにより、パイプ３の周囲のコンクリートＣに振動を与えることができ、コンクリートＣの締固めを確実に行うことができる。
【００３６】
また、パイプ３は関節部７ａ，７ｂを有しているので、パイプ３のある箇所で振動装置１０を振動させる場合、その位置から関節部７ａ，７ｂを介して更に遠い箇所には振動が伝わり難い。従って、パイプ部３ａ，３ｂ，３ｃ毎にそれぞれ振動装置１０の振動を集中させることができ、比較的強い振動を固定位置近傍に与えることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、振動装置設置工程及び振動工程において、パイプ３の中空部４内に水を充填してもよい。これによれば、パイプ３に作用するコンクリートＣからの側圧の影響を軽減することができるので、比較的肉薄のパイプ３を採用することができる。また、振動装置１０は水中で駆動するので、振動装置１０が冷却され、発熱による悪影響が発生する可能性も低くなる。また、実施形態では、本発明を、地下坑道直下の狭隘箇所のコンクリートの締固めに適用しているが、本発明は、例えばトンネルの覆工コンクリートの締固め等にも適用することができる。
【００３８】
また、実施形態では、パイプ３の延在方向の全体に亘って各箇所に振動を付与するが、例えば、中央のパイプ部３ｂの範囲のみで振動装置設置工程と振動工程とを実行するようにしてもよい。すなわち、打設空間１０３のうち従来のバイブレータが最も届き難い中央のパイプ部３ｂ近傍のみに、本発明のコンクリート締固め方法を適用するようにしてもよい。この場合、パイプ部３ａ及びパイプ部３ｃは、振動装置１０をパイプ部（筒体）３ｂに送り込むための単なるガイドの機能を有すればよいので、パイプ部３ａ及びパイプ部３ｃは、パイプ部３ｂに比べて低剛性のパイプ（例えば樹脂性のパイプ）であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…コンクリート締固め装置、３…パイプ（筒体）、４…中空部、５…内壁面、７ａ，７ｂ…関節部、１０…振動装置、１１…振動体、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…固定機構部、１６…カム、１７…パッカー（変形部材）、１８…パンタグラフ部、１０３…打設空間、Ｃ…コンクリート。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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