(57)【要約】【課題】任意深さの土質試料を、他の地層の土質と混入させることなく正確に採取する土質試料採取器具の提供。【解決手段】本発明は操作軸４下端に設けた、円筒下端が貫入容易な形状である試料採取部１と、直上の鞘管下部２、鞘管３、を経て上部へ突き出した操作軸に設けているハンドル１５を基準に鞘管を引きつける事により、鞘管下部内の操作軸に固定し設けた爪固定ベース６が降下し試料採取部と鞘管下部の間が開き、爪固定ベースから外部に反力を持たせて設けたチップ爪７が試料採取穴の壁面へ押しつける機構としており、操作軸上端のハンドルを回転させると、チップ爪周囲の土は試料採取部２０内に掻き落とされ、試料土が試料採取部内に入った状態で操作軸上端に設けているハンドルを鞘管上方に引き、試料採取部と鞘管下部の間隙を閉じて鞘管と共に引き上げることで品質の高い試料採取が出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の鞘管と同一外径の円筒形で底部を有し上部が開口している試料採取容器と、この鞘管及び試料採取容器の内腔に貫かれている操作軸からなる土質試料採取器具であって、上記操作軸は試料採取容器底部及び上記鞘管下方の内腔に位置する爪固定ベースとに固定されており、上記鞘管下端は開口しており、操作軸に爪固定ベースを介して爪取り付け穴で取り付けられた複数のチップ爪が格納されており、操作軸を降下させることにより鞘管下端と試料採取容器が分離されチップ爪の掻き取り刃が鞘管より外側へ張り出すようになされていることを特徴とする土質試料採取器具。
【請求項２】
上記、チップ爪からスティック爪に取り替え、操作軸を降下させることにより鞘管下端と試料採取容器が分離して、スティック爪掻き取り刃が鞘管より外側へ張り出すようになされていることを特徴とする土質試料採取器具。
【請求項３】
円筒形の鞘管とこの鞘管の内腔に貫かれている操作軸からなる土質試料採取器具であって、上記操作軸には鞘管下部の内腔の位置する爪固定ベースに固定されており、上記鞘管下端は開口していて操作軸に爪固定ベースを介して爪取り付け穴で取り付けられた複数のホールドネイルが格納されており、操作軸を降下させることによりホールドネイルの掻き取り刃が鞘管下端より外側へ張り出すようになされていることを特徴とする土質試料採取器具。
【請求項４】
上記、請求項１〜３のいずれかに記載の鞘管外周部に目盛りを設けたことを特徴とする土質試料採取器具。
【請求項５】
操作軸上部に操作用ハンドル及びレバーを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の土質試料採取器具。
【請求項６】
上記、請求項１〜５のいずれかに記載の鞘管材料として樹脂、アルミ、又は内側が金属、樹脂のコイル等で補強してあるブレキシブルパイプを用いたことを特徴とする土質試料採取器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地質調査において地中の一般的な、粘土、シルト、砂礫状などのような地質試料を任意の深さから採取する器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地質調査の試料採取器具は、特開平１０−２９８９６９及び特許第３２８３０１５号、特開平１１−１７３５０４等によって周知されている。大型の採取機械の試料採取器具及び小型の試料採取器具のいずれも、地盤に地質試料採取用に明けた穴である最下部底の土を、試料採取開口部を器具下面に設けた試料採取器具によって、掘削及び圧削により採取器具下面より試料となる地質を管内へ押し込み乍ら試料とする土質試料採取器具に収容としているものである、また盤面から地中に向けて明けた穴は地中の礫層あるいは土質の軟硬等の層により直真に明かず曲がりが発生している穴となる為、曲がりの発生した穴に試料採取器具を貫入する際、穴と抵抗力が大となり、小径の試料採取においても手作業が困難で機械設置が必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来行われている試料採取の採取器具は特開平１０−２９８９６９及び特許第３２８３０１５号、特開平１１−１７３５０４等で周知されているように、所定の地盤深さ位置の試料土を得るために、掘削機械により所定深さ位置まで掘削し、のち掘削先端器具を地上盤面まで引き上げ、試料採取器具である開口部を試料採取器具の下部に持つ、試料採取器具に取り替えて、再び試料採取に上記の地盤に明けた穴である掘削位置まで試料採取器具を貫入させ、試料採取器具の下面開口部から試料土を取り込む試料採取方法のため、掘削先端器具を地上盤面まで引き上げた際の掘削先端器具と試料採取器具交互の取り替え時間と手間、の占める割合は全体から大きい。
【０００４】上記はいずれも試料採取器具の試料採取口が試料採取器具の下面に設けられている為であり、試料採取口を試料採取器具の側面に設けておけば、試料採取最深部の穴を明け終えた後、側面に試料採取口を持った試料採取器具で所定位置の試料採取穴の側壁の各試料採取を可能とするものであって、掘削用先端工具と試料採取工具の交互交換の時間が削減可能となる。
【０００５】また既に試料採取で所定深さの地質試料採取を済ませた後、深さ近隣上下の位置である深度の試料採取を必要とする場合、従来の試料採取器具の試料採取口が下面に設けた試料採取器具では、盤面に設置した掘削機械を横移動し、新たに上記所定の地盤深さ位置の試料土を得るために、掘削機械により所定深さ位置まで掘削し、のち掘削先端器具を地上盤面まで引き上げ、掘削先端器具を試料採取器具に取り替えて、再び試料採取に上記の地盤に明けた穴である掘削深さの位置まで試料採取器具を貫入させ、試料採取器具の下面開口部から試料土を取り込む試料採取器具であって、試料土質採取においてはは、浅い深いに拘わらず既に試料採取を済ませた近隣の地層の試料採取であっても大きく経費を必要としている。
【０００６】上記のように、地中より試料採取は採取穴の曲がりによる貫入抵抗が大きいのを含めて手作業は困難としており大型機械、あるいは機械による試料採取の為、少量の試料採取についても、掘削穴明け後機械撤去が出来ず採取穴上部盤面へ試料採取機械の据え付け継続が必要であり、少量の試料採取には機械据え付け作業をなくして品質の高い試料採取が容易にできる試料採取器具が望まれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の土質試料採取器具（以下、本発明１という）は、円筒形の鞘管３と同一外径の円筒形で底部を有し上部が開口している試料採取容器１と、この鞘管３及び試料採取容器１の内腔に貫かれている操作軸４からなる土質試料採取器具であって、上記操作軸４は試料採取容器１底部及び上記鞘管下部２の下方の内腔に位置する爪固定ベース６とに固定されており、上記鞘管下部２の下端は開口しており、操作軸４に爪固定ベース６を介して爪取り付け穴２５、２５で取り付けられた複数のチップ爪７，７が格納されており、操作軸４を降下させることにより鞘管下部２下端と試料採取容器１が分離されチップ爪７，７の掻き取り刃２４、２４が鞘管３より外側へ張り出すようになされていることを特徴とする。
【０００８】
本発明１でいうチップ爪とは、複数の細長い金属片からなるものでその１例を示すと、帯状の板ばねを曲げた図９で示す形状が好ましく、予め明けた試料採取穴２１の内径の土、砂礫等を掻き取る為爪左右には掻き取り刃２４〜２４を設けていて図９で示すように、上方に爪取り付け穴２５，２５を介して爪固定ベース６に取り付けられて、鞘管に収納可能な形状が好ましい。
【０００９】
また、鞘管３及び操作軸４は予め地盤に明けた試料採取穴２１の採取する所定の深さにより、鞘管３の継ぎ足し図１２及び操作軸の継ぎ足し図３のように継ぎ足し可能としていて、鞘管３においては連結ねじ１９及び多本数用ねじ２２を用いて継ぎ足しを可能としており、鞘管３の材料としては従来の鋼管と比較して比重が軽く作業が容易な例えば樹脂、アルミ、又は内側が金属、樹脂のコイル等で補強してあるブレキシブルパイプが好ましく、試料採取穴２１の曲がり穴に伴う柔軟で曲がりに対応とする材料とすることが好ましい。
【００１０】
上記、盤面から地中に向け予め明けた試料採取穴２１は、地中の礫層あるいは土質の軟硬の層により直真に明かず曲がりが発生している穴となる為、曲がりの発生した穴に従来の柔軟性の低い鋼管を鞘管３に使用すると、試料採取穴２１に鞘管３を貫入する際、穴と鞘管３の抵抗力が大となり、小径の試料採取穴２１においても機械設置が必要となるが、柔軟性の高い鞘管３を使用する事により、小径であれば曲がりの発生した穴でも上記の柔軟で曲がりに対応する鞘管材料を使用することにより、土質試料採取器具を手作業で容易に採取する任意の穴深くまで貫入し土質試料採取が可能となるものであるが、直真に明けた穴であれば鋼管材であっても可能である。
【００１１】
また、上述しているが操作軸４の継ぎ足しの１例として図３に示すように、連結ブッシュ２０を用いて操作軸４を連結ブッシュ２０上下双方から穴に入れ突き合わせ、連結ブッシュ２０外側より軸心に向け設けたねじ穴に、上下それぞれを沈み止めねじを用いて連結させるものが好ましい、また上記操作軸４において、大径の操作軸４に対しては重量軽減と曲げ力への柔軟性を図る為パイプ材を使用することも可能としている。
【００１２】
上記、鞘管３内径部の任意の位置と上端出口付近に軸ガイド１４を設けて、長尺軸の振れ防止と共に、鞘管３上端出口付近に設けている軸ガイド１４は操作軸４の上方に設けているストッパー５により、操作軸４が試料採取穴２１側へ抜け落ちるのを防ぐ目的ともしている。
【００１３】
前記、操作軸４の最下端には試料採取容器１の下部が止めねじ１８で固定されており、試料採取後の試料取り出しに考慮したものであり、ねじ１８を緩め操作軸４から脱着する構造としているものが好ましく、またこの固定した試料採取容器１の下端で試料採取穴２１への貫入面である試料採取容器最下端１６は貫入を容易にする形状として円錐、球状、角錐形状が好ましい。
【００１４】
本発明１の爪固定ベース６に複数の、チップ爪７、７を備えるのは試料採取穴２１の内径の大きさに合わせ、大径の試料採取穴２１になれば試料採取容器、鞘管３、鞘管下部２、爪固定ベース６、操作軸４の各部材の径を大としチップ爪７の数を２枚から３枚と順次多くすることが好ましく多くすることにより試料採取穴２１の壁より安定した試料の掻き取りができる構造としていて、これはスティック爪１２及びホールドネイル９とも共通している。
【００１５】
請求項２記載の土質試料採取器具（以下、本発明２という）は、請求項１記載の操作軸４に爪固定ベース６を介して取り付けられた複数のチップ爪７、７に替えて、爪固定ベース８とスティック爪１２，１２に取り替え、操作軸４を降下させることにより鞘管下部２の下端と試料採取容器１が分離し、スティック爪１２，１２の掻き取り刃２４，２４が鞘管３より外側へ張り出すようになされていることを特徴とする。
【００１６】
本発明２でいうスティック爪とは、板状あるいは棒状下部に試料採取穴２１に向けて突起を設けた形状でその１例を図１１で示すと、外側上方斜視図形状であり予め明けた試料採取穴２１の内径の土、砂礫等を掻き取る為爪右側に掻き取り刃２６を設けていて、材料は鋼製で土、砂礫などとの掻き取りの際の耐摩耗性を持たせるための為焼き入れ熱処理を施してるものが好ましく、図１１で示す上方にスティック爪軸穴２７を介して爪固定ベース８に取り付けていて鞘管に収納可能な形状が好ましい。
【００１７】
上記、操作軸４に固定した爪固定ベース８は、図６の円柱状で操作軸４の軸方向平行で更に軸方向対象に溝状の切り欠き部を設けていて、溝状切り欠き部上方の、操作軸方向の切り欠き面と直交にスティック爪軸１１，１１を設けており、このスティック爪軸１１，１１には、スティック爪軸１１，１１を基点とし、扇状に動くスティック爪１２、１２を備え、更にスティック爪１２，１２にはスティック爪背面１７下部方向より、鞘管下部２の外側へ反力を加える機構のスティック爪スプリング１３を設けいて、複数のそれぞれの爪には鞘管下部２外周側に張り出す反力を持たせて取り付けており、操作軸４に固定した爪固定ベース８を操作軸４と共に降下させ、鞘管下部２から爪を出し、反力を解放すると、上記それぞれ爪の反力を解放後のスティック爪１２，１２の掻き取り刃２４の先端外径は、上述したように鞘管３外径より大径とするスティック爪１２，１２を設けている。
【００１８】
請求項３記載の土質サンプル採取器具（以下、本発明３という）は、円筒形の鞘管３とこの鞘管３の内腔に貫かれている操作軸４からなる土質試料採取器具であって、上記操作軸４には鞘管下部２の内腔の位置に、爪固定ベース６が固定されており、上記鞘管下部２の下端は開口していて操作軸４に爪固定ベース６を介して取り付けられた複数のホールドネイル９，９が格納されており、操作軸４を降下させることによりホールドネイル９，９が鞘管下部２の下端より外側へ張り出すようになされていることを特徴とする  。
【００１９】
本発明３でいうホールドネイル９とは金属製あって、上記チップ爪７下端に試料土を入れるポケット１０を有するものであり、その１例として、本発明１で用いたチップ爪７である帯状の板ばねを曲げた図９で示す形状に、図１０に示す内側上方斜視図形状のように下方内側のプレート２８と下方左側のプレート２８でポケット１０が形成されていて、ポケット１０の右上には掻き取り刃２４〜２４を備え、試料とする土あるいは砂礫などの掻き取り後の保持を可能とする形状が挙げられる。予め明けた試料採取穴２１の内径の土、砂礫等を容易に保持可能とする形状が好ましく、図１０で示すようにホールドネイル９上方に爪取り付け穴２５，２５を介して爪固定ベース６に取り付けるものであり鞘管に収納可能な形状が好ましい。
【００２０】
上記、爪固定ベース６のホールドネイル９、９は図５で土質試料を保持出来る形状であって、外周側に向かってスコップ状であり、内側には試料土の落下防止のプレート２８、２８を設けたポケット１０、１０であり、鞘管下部２内の下部に向け、複数でばね製のホールドネイル９，９としており、上述したように操作軸４と共に爪固定ベース６を降下させ鞘管下部２内から出し、反力を解放すると上記それぞれ爪の反力解放後のホールドネイル９，９の掻き取り爪２４，２４の外径は鞘管３外径より大径とするものである。
【００２１】
請求項４記載の土質試料採取器具、（以下、本発明４という）は、本発明１〜３のいずれかに記載の鞘管３外周部に目盛り２３を設けたことを特徴とする。土質試料採取器具の鞘管３外周部に目盛り２３を設け、試料採取深さが目視で即刻読みとれるようにした物である。
【００２２】
請求項５記載の土質試料採取器具（以下、本発明５という）は、本発明１〜４のいずれかに用いている操作軸４上部に操作用のハンドル１５及びレバーを設けたことを特徴としている。操作軸４上部にハンドル１５取り付けの、その１例を示すと、図１に示した状態のように鞘管３より上部へ出た位置の操作軸４に操作用にハンドル１５を設けたものであって、ハンドル１５を回転させることでチップ爪７，７、ホールドネイル９，９及びスティック爪１２，１２の各に回転を与え、またハンドル１５を鞘管３側に押すことで図２状態の操作軸４に装着した爪固定ベース６を鞘管３下方へ下降させ爪固定ベースに取り付けられたチップ爪７，７、ホールドネイル９，９、スティック爪１２，１２の各爪を鞘管下部２外部に出し上記の各爪が、スプリングの反力解放圧力により試料採取穴２１へ押しつける機構としたものである。
【００２３】
請求項６記載の土質試料採取器具（以下、本発明６という）は、  上記、請求項１〜５のいずれかに記載の鞘管材料として樹脂、アルミ、又は内側が金属、樹脂のコイル等で補強してあるブレキシブルパイプを用いたことを特徴とする。
【００２４】
上記のような柔軟な材料を用いれば、試料採取穴の曲がり穴に柔軟に対応して試料採取器具の貫入及び引き抜き作業が容易なり、試料採取穴が小径であれば試料採取において機械設置は穴を明けるのみでよく、手作業で容易に試料採取が可能となるものである。
【００２５】
本発明１〜５において操作軸４の鞘管３上部へ突き出す位置にストッパー５を備えていることが好ましくその理由は、鞘管下部２内側に位置する操作軸４に固定している爪固定ベース６が鞘管下部２より下方へ出さない為にストッパー５を鞘管内径上部に備えていて、軸ガイド１４に当てる構造としている。
【００２６】
土質試料採取の際の操作軸４の回転方向の１例を示すと、本発明１の土質試料採取器具にてチップ爪７、７を使用し採取する際の操作軸４回転方向は、図４で矢印図示の右および左回転の規制はしていないが、本発明２であるの土質試料採取器具においてスティック爪１２，１２を備えた際の土質試料採取器具の操作軸４の回転方向は、図６の矢印図示のように、操作軸４上方から見て左回転をさせている、これはスティック爪１２，１２を保持しているスティック爪軸１１，１１への曲げの力に掛かる力の負担を軽減目的として規制したものであり、本発明３である土質試料採取器具のホールドネイル９，９においては図５の矢印図示のように、操作軸４上方から見て右回転をさせることにより、ホールドネイル９，９の内側に設けたポケット１０，１０に試料採取穴２１内壁の試料土が採取保持されるものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の１例を図１及び図７を用いて説明する、図１は円筒下部が開先状であり、上部が解放した円筒状である試料採容器１の内腔底部中心部より試料採取容器１垂直上方へ突き出して、鞘管下部２、鞘管３を貫通し、外径６φの操作軸４の最上端に固定したハンドル１５を、鞘管３である外径２６φより上部方向へ引いて、試料採取容器１である外径２６φの上端面と鞘管下部２の外径２６φの下端面とそれぞれの面を合わせ、試料採取容器１と鞘管下部２の間に隙間がない状態で、試料採取用に地盤へ既に明けた試料採取穴２１に貫入し、試料採取位置の任意の深さへ貫入させ試料採取位置で貫入を止め、上記操作軸４に取り付けているハンドル１５を基準位置とし、鞘管３をハンドル１５側へ引き付けることにより、同時に鞘管下部２内に収納され爪固定ベース６にて鞘管下部２外周側に張り出す反力を持たせて止め付けていた厚み１ｍｍ幅１０ｍｍのチップ爪７，７は、鞘管下部２から解放され、反力を解放すべく試料採取穴２１の側壁へと、スコップ状のチップ爪を押し出した状態が図７となる。
【００２８】
上記、試料採取穴２１の側壁に、スコップ状のチップ爪７，７のばね圧力を与えた状態で鞘管３上方に突き出した操作軸４上端に取り付けたハンドル１５を回転させることにより、操作軸４と連動するチップ爪７、７は連動回転し、図７状態で試料採取穴２１側壁の土は掻き取られ、チップ爪の下方に設けた試料採取容器の内へと収納されて、のち再び操作軸４上端に設けているハンドル１５を鞘管３より上方へ引き離し、図１の状態の試料採取容器１上面と鞘管下部２の下面を隙間無く合わせる状態にして、試料採取位置以外の試料採取穴２１の土を混入させることが無く、上記の状態で盤面に引き上げた後、試料採取容器下部で操作軸４に止め付けている止めねじ１８を緩め、操作軸４より外した試料採取容器１から、品質の高い試料確保ができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上述の構成であり、本発明１の試料採取器具を用いれば、試料採取に穴を明ける先端器具で所定の深さ近くまで穴を明けた後、穴明け先端器具を盤面まで引き上げ試料採取先端器具に取り替え、所定の試料採取深さまで下げ採取し、再び盤面まで引き上げて試料採取穴掘削用の先端器具と取り替え、再び次の所定の試料採取の深さ近くまで穴を明けた後、穴明け先端器具を盤面まで引き上げ試料採取用先端工具にするといった従来の方法の複雑な繰り返し工程が不必要となり、上記器具の交互に交換する時間が大幅に省略されて作業効率が飛躍的に高まる。さらに、随意に任意深さの試料採取が容易となる。
【００３０】
本発明２の試料採取器具を用いれば本発明１の効果は発現されると共に、更に試料土、砂礫などで比較的硬度の高い地層の土質試料採取もスティック爪を使用することにより掻き取り試料採取が容易となる。
【００３１】
本発明３の試料採取器具を用いれば本発明１の効果は発現されると共に、更に少量の試料採取にはホールドネイルを使用することにより更に容易に試料採取が可能である。
【００３２】
本発明４の試料採取器具を用いれば本発明１〜３の効果は発現されると共に、更に鞘管外周に目盛りを設けることにより、メジャー或いは機械による試料採取では、試料採取の深さ計測読み取りが必要としていたが、深度の読みとりが目視で即刻確認で可能となり作業の効率が図られる。
【００３３】
本発明５の試料採取器具を用いれば本発明１〜４の効果は発現されると共に、更に、操作性と作業効率を向上させることになる。
【００３４】
本発明６の試料採取器具を用いれば本発明１〜５の効果は発現されると共に、更に、鞘管と操作軸の材料には鋼管と比較して比重が軽く、試料採取穴の曲がり穴に伴う柔軟で曲がりに対応とする材料の１例として樹脂、アルミ、又は内側が金属、樹脂のコイル等で補強してあるブレキシブルパイプを使用することにより試料採取穴へ、試料採取器具の貫入及び引き抜き作業が容易なり小径の試料採取においては機械設置は穴を明けるのみとし、手作業で容易に試料採取が可能となり作業効率向上と作業の軽減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明１の実施の形態の１例を示す説明図。
【図２】本発明を実際に使用する状況及び本発明４。
【図３】本発明で用いる操作軸４を継ぎ足す状態の１例を示す、部分説明図。
【図４】本発明１で用いるチップ爪を示す図。
【図５】本発明３の操作軸に爪固定ベース、ホールドネイルを取り付け、操作軸の回転方向を示す図。
【図６】本発明２の操作軸に爪固定ベース、スティック爪をを取り付け、爪の張り出し方向と操作軸の回転方向を示す図。
【図７】本発明１の実施の形態の１例で、試料採取穴でチップ爪を使用し試料採取の状態を示す図。
【図８】本発明３の実施の形態の１例で、試料採取穴でホールドネイルに試料土採取の状態を示す図。
【図９】本発明１のチップ爪形状、内側上方斜視図。
【図１０】本発明２のホールドネイル形状、内側上方斜視図。
【図１１】本発明３のスティック爪形状、外側上方斜視図。
【図１２】本発明の鞘管の連結を示す図。
【符号の説明】
１    試料採取容器
２    鞘管下部
３    鞘管
４    操作軸
５    ストッパー
６    爪固定ベース
７    チップ爪
８    爪固定ベース
９    ホールドネイル
１０  ポケット
１１  スティック爪軸
１２  スティック爪
１３  スティック爪スプリング
１４  軸ガイド
１５  ハンドル
１６  試料採取容器最下端
１７  スティック爪背面
１８  止めねじ
１９  連結ねじ
２０  連結ブッシュ
２１    試料採取穴
２２  多本数用ねじ
２３  目盛り
２４  掻き取り刃
２５  爪取り付け穴
２６  スティック爪掻き取り刃
２７  スティック爪軸穴
２８  プレート
【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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