(57)【要約】【課題】施工効率のよい管内土撹拌部材を備えた回転圧入鋼管杭を提供すること。【解決手段】杭先端部が開口していると共に鋼管杭３の先端部に螺旋状羽根２を備え、地中に回転圧入される螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３において、その羽根付き回転圧入鋼管杭３の内側の下端部に、管内土撹拌部材４が設けられていることを特徴とする管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭。また、鋼管１の先端部に螺旋状羽根２を備え、地中に回転圧入される螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３において、その羽根付き鋼管杭３の内側中間部内周面に、管内土撹拌部材が設けられていることを特徴とする管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭先端部が開口していると共に鋼管杭の先端部に螺旋状羽根を備え、地中に回転圧入される螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭において、その螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の内側の下端部に、管内土撹拌部材が設けられていることを特徴とする管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭。
【請求項２】
前記管内土撹拌部材は、螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の内側における螺旋状羽根の上面または鋼管杭内面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭。
【請求項３】
杭先端部が開口していると共に鋼管杭の先端部に螺旋状羽根を備え、地中に回転圧入される螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭において、その螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の内側中間部内周面に、管内土撹拌部材が設けられていることを特徴とする管内土撹拌部材を備えた管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭。
【請求項４】
前記螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の内側中間部内周面に、管内土撹拌部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭。
【請求項５】
螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の内側中間部内周面に、上下方向に間隔をおいて複数の管内土撹拌部材が設けられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の基礎等に使用される回転圧入鋼管杭に関し、特に管内土を撹拌する撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図８に示すように、杭先端部１４に杭内に通じる開口部１５が設けられて、杭先端部１４が開端している螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭１０であって、鋼管杭の先端部や先端外周部に螺旋状の羽根（または翼）２を取り付け、図示省略の地上に設置した駆動装置により回転力と下向きの推進力を必要に応じ付与して、前記螺旋状羽根２による推進力により地中に埋設される螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭１０が知られている。
【０００３】
このような螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭１０は、地盤に圧入した場合、回転圧入鋼管杭１０内に掘削土が浸入して形成される管内閉塞土による杭支持力の増大も期待できるが、本来、鋼管下面外径面積よりも大きな螺旋状羽根下面面積を有する螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭１０は、地盤に貫入された状態では、鋼管杭外周面１１と地盤との摩擦力および鋼管杭１０の先端部に設けた螺旋状羽根２の下面支持面により杭支持力（または杭引き抜き抵抗力）を充分発揮することができる構造の回転圧入鋼管杭１０であり、管内閉塞土による杭支持力の増大を期待しなくてもよい構造の回転圧入鋼管杭１０である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような回転圧入鋼管杭１０の場合は、鋼管１２内に浸入してくる土砂が、鋼管杭内面１３に付着し、回転圧入鋼管杭１０の杭内面１３と管内土砂との摩擦力が増大し、回転圧入鋼管杭１０を地盤に圧入施工する装置（全旋回オールケーシング掘削機）の施工トルクが大きくなり、多数本の回転圧入鋼管杭１０を地盤に圧入施工する場合、施工期間が長くなり、全体として施工コストが増大するという課題が生じ、したがって、いかに効率よく施工できる回転圧入鋼管杭１０であるかが重要なポイントになる。
【０００５】
本発明は、回転圧入鋼管杭内に浸入してくる土砂を撹拌して積極的に鋼管杭内に取り込み、回転圧入鋼管杭内の下部または中間部あるいは上部に土砂を付着させることなく、鋼管内上部に向って積極的に土砂を鋼管内に取り込み、回転圧入鋼管杭の杭内面１３と管内土砂との摩擦力を低減し、回転圧入鋼管杭を施工する装置（全旋回オールケーシング掘削機）の施工トルクを抑え、施工期間を短く、全体として施工コストを低減することができる施工効率のよい管内土撹拌部材を備えた回転圧入鋼管杭を提供することを目的とする。
【問題を解決するための手段】
前記課題を有利に解決するために、請求項１に記載の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭においては、杭先端部が開口していると共に鋼管杭の先端部に螺旋状羽根２を備え、地中に回転圧入される螺旋状羽根付き鋼管杭３において、その螺旋状羽根付き鋼管杭３の内側の下端部に、管内土撹拌部材４が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明においては、請求項１の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭において、前記管内土撹拌部材４は、螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の内側における螺旋状羽根２の上面または鋼管杭内面に固定されていることを特徴とする。
【０００７】
さらに、請求項３の発明の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭においては、杭先端部が開口していると共に鋼管１の先端部に螺旋状羽根２を備え、地中に回転圧入される螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３において、その螺旋状羽根付き鋼管杭３の内側中間部内周面に、管内土撹拌部材４が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
さらにまた、請求項４の発明においては、請求項１に記載の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭において、前記螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の内側中間部内周面に、管内土撹拌部材４が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
なおまた、請求項５の発明においては、請求項３または請求項４の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭において、螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の内側中間部内周面に、上下方向に間隔をおいて複数の管内土撹拌部材４が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明によると、螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の下端部から積極的に土砂を取り込むと共にその土砂を撹拌して柔らかくして回転圧入鋼管杭内に取り込むことができると共に、回転圧入鋼管杭の内周面に圧密状態の土砂が付着することなく、前記回転圧入鋼管杭３の地盤への貫入に伴って、土砂を回転圧入鋼管杭３内の上部に向って相対的に移動させて取り込むことができる。
【００１１】
また、鋼管杭内面と杭内土砂との付着がなくなる分、従来よりも施工装置の施工トルクを低減して、回転圧入鋼管杭を効率よく地盤に回転圧入することができ、施工コストを低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図３は、本発明の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の第１実施形態を示すものであって、図１（ａ）は、本発明の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の正面図、（ｂ）は（ａ）における螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の上部付近の平面図、（ｃ）は底面図、図２（ａ）は図１（ａ）の一部を拡大した側面図、（ｂ）は管内土撹拌部材と螺旋状羽根と鋼管と掘削刃との位置関係を示す横断平面図、図３は管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭における下端部付近を拡大した部分縦断正面図（上側）および横断平面図（下側）の説明図である。
【００１４】
この第１実施形態の管内土撹拌部材４を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３では、回転圧入鋼管杭本体は上部鋼管１ａの下端部に比較的厚肉の下部鋼管１ｂの上端部が溶接により固定されて形成された鋼管１を備えており、鋼管１における下部鋼管１ｂの先端部側周面が１ピッチ弱の螺旋状に切断されると共に、螺旋の始端部６と終端部７間の段差部分８は、下部鋼管１ｂの側周面板が円弧状に切断され、その始端部６と終端部７間の螺旋状先端面に、鋼管１の外側および鋼管１の内側の半径方向内外横方向に突出するように、所定の幅の一部切欠螺旋環状鋼板における半径方向の巾方向中間部が下部鋼管１ｂに同心状に配置されると共に溶接により固定して形成された螺旋状羽根２を備えている。前記始端部６と終端部７間の下部鋼管１ｂの側周面板が円弧状に切断された段差部分８の側面および下方に開口する部分が後記の開口部１５と共に掘削土砂の取り入れ口である。なお、前記螺旋状羽根２の螺旋中心部に前記鋼管１と同心状に開口部１５が設けられて、杭下端部に開口部１５を備えた開端杭とされている。前記開口部１５の開口半径および螺旋状羽根２の螺旋ピッチは、適宜、鋼管杭径および地盤条件により設定するとよい。
【００１５】
そして、このような螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３における鋼管杭内側１６に、かつ鋼管杭３の下端部１４付近に、回転圧入鋼管杭３内において、螺旋状羽根２の上面２ａに鋼製プレートからなる管内土撹拌部材４が固定され、また図３に示すように、螺旋状羽根２の先端の平面鈍角Ｖ字状小口面９に掘削刃１７の先端側が下向きに傾斜した状態で平面鈍角Ｖ字状の掘削刃１７の基端側が溶接等により取付られ、その掘削刃１７の後方において前記管内土撹拌部材４が立設配置されて固定されている。
【００１６】
この実施形態では、前記の管内土撹拌部材４は、回転圧入鋼管杭３における下部鋼管１ｂの螺旋始端部６における鋼管接線方向にほぼ平行に、かつ鋼管杭内周面（下部鋼管１ｂの内周面）１３から半径方向内側に若干はなれて、かつ管内土撹拌部材４の後部が鋼管内杭周面１３に近接するように配置され（管内土撹拌部材４が、回転圧入鋼管杭３の地盤貫入時回転方向における掘削刃１７の後方でかつ管内土撹拌部材４の後部が鋼管杭半径方向外側に変位するように配置されている）、また管内土撹拌部材４の下面を回転圧入鋼管杭３内において螺旋状羽根２の上面に立設するように縦向きに載置されて、溶接により螺旋状羽根２の上面に固定されている。
【００１７】
このように、管内土撹拌部材４が配置されていると、地盤貫入時において、管内土撹拌部材４の前部側４ａに比べて、管内土撹拌部材４の後部側４ｂは、鋼管杭半径方向外側に位置するようになるので、土砂が管内土撹拌部材４から剥離し易くして、鋼管杭内周面付近の杭内に位置する土砂を確実に撹拌することができる。
【００１８】
また、逆に回転圧入鋼管杭３を逆回転させた場合には、管内土を鋼管杭半径方向内側の鋼管杭回転中心側に向って寄せることができ、この点でも、杭内下端部における管内土と鋼管杭内周面１３との付着を防止でき、このように、積極的に鋼管杭内周面と杭内土砂を取り込むことができ、また、後続して回転圧入鋼管杭３内に浸入する土砂により、杭内土砂を鋼管杭内周面１３に強く付着させることなく鋼管杭内の上部に移動させることができる。
【００１９】
なお、前記管内土撹拌部材４を備えた回転圧入鋼管杭３における螺旋状羽根２により、地盤に貫入した後においては、螺旋状羽根２による推進力を生じる。
【００２０】
したがって、このような管内土撹拌部材４を備えた回転圧入鋼管杭３を、地盤に圧入した場合、杭下端部から杭内に浸入する土砂は、前記管内土撹拌部材４により撹拌されて、鋼管杭内周面１３に積極的に付着することができず、鋼管内周面１３に、浸入土砂が積極的に付着することなく、鋼管杭内周面１３と鋼管内の浸入土砂を分離させることができる。また、回転圧入鋼管杭３下端部内の管内土を杭３と共に回転する管内土撹拌部材４の回転により管内土を撹拌して、管内土を柔らかくすることができ、鋼管杭内周面１３に圧密された状態の土砂が付着することはない。
【００２１】
また、回転圧入鋼管杭３が螺旋状羽根２の螺旋ピッチ以下で地盤に貫入している場合には、前記管内土撹拌部材４によりさらによく、杭下端部内の管内土を撹拌して、管内土を柔らかくすることができ、鋼管杭内周面に圧密された土砂が付着するのを防止することができる。
【００２２】
前記の管内土撹拌部材４を固定する場合、正回転時（地盤貫入回転時）における管内土撹拌部材４の後部縦部分を鋼管杭内周面１３に固定するようにしてもよく、前記実施形態のように螺旋状羽根２の上面にのみ固定するようにしてもよい。またブロック状の管内土撹拌部材４とする場合には、鋼管杭内周面１３に固定するようにしてもよい。なお、図１の図中、上部鋼管１ａの上部内側には、回転力またはこれに圧入力を施工装置から回転圧入鋼管杭３に伝達するためのヤットコ（回転圧入力伝達部材）に係合させるための一対の内側係合片１８が、上部鋼管１ａの内周面に半径方向に対向するように固定されている。したがって、ヤットコは回転圧入鋼管杭３の内側に挿入可能で、ヤットコの外周面における半径方向の両側に係合用凹部備えていればよい。内側係合片１８に代えて回転圧入鋼管杭３の外周面に外側係合片を設けても同様である。回転圧入鋼管杭３の地盤貫入深さによっては、前記内側係合片１８を設けなくてもよい。また図中１９は吊り金具である。
【００２３】
前記のように杭回転圧入施工装置（全旋回オールケーシング掘削機等）により施工した場合、管内に浸入してくる土砂は、管内下端部の管内土撹拌部材４により、浸入した鋼管杭内下端部の土砂を撹拌して柔らかくすることができ、管内土が鋼管杭内下端部内周面に付着するのを防止することができる。反対に、このような管内土撹拌部材４がない従来の場合には、鋼管内周面１３に管内土が圧密して付着し、その付着した状態で、鋼管内周面１３の下部から杭内上部に向って上昇するようになるので、徐々に杭施工装置の回転トルクが増大するようになり施工効率が低下する。したがって、本発明のように、単に回転圧入鋼管杭３の下端部内側に管内土撹拌部材４を設けるだけの簡単な構造で、杭下端部から浸入する土砂を柔らかくして積極的に取り込むことができ、また杭内周面１３に土砂が圧密した状態で付着するのを防止し、杭施工効率を向上させ、短工期で多数本の回転圧入鋼管杭を施工することができる。なお、管内土撹拌部材４を周方向等に複数設けてもよい。
【００２４】
＜第２実施形態＞
次に、図４および図５を参照しながら、本発明の第２実施形態の管内土撹拌部材４を備えた回転圧入鋼管杭について説明する。図４（ａ）は、本発明の管内土撹拌部材４を備えた回転圧入鋼管杭の正面図、（ｂ）は（ａ）における回転圧入鋼管杭の上部付近の平面図、（ｃ）は底面図である。図５（ａ）は図４（ａ）の一部を拡大した側面図、（ｂ）は管内土撹拌部材と螺旋状羽根と鋼管と掘削刃との位置関係を示す横断平面図である。
【００２５】
前記第１実施形態では、鋼管杭下端部内側に設けた形態を示したが、この第２実施形態では、鋼管杭内周面１３における中間部に、管内土撹拌部材４が設けられている形態である。
【００２６】
さらに説明すると、下端部を除く鋼管１の下部から上部に向って、間隔をおいて複数の矩形状鋼製プレートからなる管内土撹拌部材４が縦向きに鋼管杭内周面１３に配置されると共に、その管内土撹拌部材４は鋼管半径方向内側に向って内向きに突出するように配置され、その管内土撹拌部材４の半径方向外縁部が溶接により、鋼管杭内周面１３に固定されている。
【００２７】
前記複数の管内土撹拌部材４の配置は、上下方向または周方向に間隔をおいて千鳥状等に配置されていてもよく、少なくとも１つまたは複数配置されていてもよく、回転圧入鋼管杭３の上下方向の長さにより、適宜設定するようにするとよい。また下部鋼管１ｂ内に設けてもよい。
【００２８】
また、前記鋼管杭内周面１３に設ける管内土撹拌部材４としては、プレート状の鋼板に代えて、鋼製ブロック状の部材でもよい。
【００２９】
このような管内土撹拌部材４を鋼管杭内周面１３に固定すると、回転圧入鋼管杭３を地盤に回転させながら圧入した場合、管内土が鋼管内周面に付着するのを前記管内土撹拌部材４がフリクションカッターとして積極的に防止することができると共に、管内土を撹拌して柔らかくし、鋼管杭内周面１３と管内土との付着を防止して、杭施工装置の施工トルクを従来よりも低減することができる。
【００３０】
また、前記下位に位置する管内土撹拌部材４により、鋼管杭内周面１３と、管内土との付着が切れない状態の管内土がある場合には、上位に位置する管内土撹拌部材４により付着を切ることができ、効率よく管内土を鋼管杭内周面１３と非付着状態で取り込むことができる。
【００３１】
このように、羽根付き鋼管杭３の内側中間部内周面に、上下方向に間隔をおいて複数の管内土撹拌部材４が設けられていても、回転圧入鋼管杭内周面と管内土との付着を防止して、杭施工装置の施工トルクを、従来よりも低減させることができ、効率よく回転圧入鋼管杭３を地盤に貫入させることができる。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。
【００３２】
＜第３実施形態＞
次に、図６および図７は、本発明の第３実施形態の管内土撹拌部材４を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３を示すものであって、図６（ａ）は管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の正面図、（ｂ）は（ａ）の上部付近の平面図、（ｃ）は（ａ）の底面図である。図７（ａ）は図６（ａ）の一部を拡大した側面図、（ｂ）は管内土撹拌部材と螺旋状羽根と鋼管と掘削刃との位置関係を示す横断平面図である。この実施形態では螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３の内側中間部内周面に、上下方向に間隔をおいて複数の管内土撹拌部材４が設けられている。
【００３３】
すなわち、この実施形態は、前記第１実施形態と第２実施形態を組み合わせた形態の実施形態であり、このように、回転圧入鋼管杭３の先端部で、鋼管杭内に浸入する土砂を、管内土撹拌部材４により土砂を撹拌して、杭下端部内で土砂を鋼管杭内周面１３に付着させることなく、しかも鋼管杭の中間部および上部に渡って、鋼管杭内周面１３と土砂との付着を積極的に防止する管内土撹拌部材４を設けて、鋼管杭の中間部および上部の土砂を撹拌すると、土砂が鋼管杭内周面１３の上下方向に渡って付着することなく、回転圧入鋼管杭３の上部に向って積極的に土砂を取り込むことができ、したがって、従来のように、鋼管杭内周面１３と鋼管内土砂の付着による施工トルクが大きくなることなく、全旋回オールケーシング掘削機等の施工装置の施工トルクを、従来の場合よりも低減させることができ、回転圧入鋼管杭３を効率よく地盤に貫入させることができる。
【００３４】
その他の構成は、前記各実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。また、前記各実施形態の変形形態もこの実施形態にも適用できる。なお、本発明の螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭３を製作する場合は、螺旋状羽根２を有する下部鋼管１ｂまたは螺旋状羽根２および管内土撹拌部材４を有する下部鋼管１ｂに、上部鋼管１ａまたは管内土撹拌部材４を有する上部鋼管１ａを溶接により固定して製作するとよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭によると、鋼管杭内に浸入してくる土砂（掘削土）を鋼管杭内面に付着させることなく、鋼管杭内上部に向って積極的に土砂を鋼管杭内に取り込むことができ、回転圧入鋼管杭の内面と管内土砂との摩擦力を低減し、回転圧入鋼管杭を施工する装置の施工トルクを抑えることができる。また多数本の回転圧入鋼管杭を地盤に圧入施工する場合、回転圧入鋼管杭の施工効率がよいので施工期間を短く、全体として施工コストを低減することができる。また、鋼管杭内下端部または鋼管杭内周面の中間部に管内土撹拌部材を設けるだけであるので、管内土撹拌部材を備えた回転圧入鋼管杭として簡単な構造および構成であるので、製作が容易であり、安価な管内土撹拌部材を備えた回転圧入鋼管杭とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭を示すものであって、（ａ）は管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の正面図、（ｂ）は（ａ）の上部付近の平面図、（ｃ）は（ａ）の底面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）の一部を拡大した側面図、（ｂ）は管内土撹拌部材と螺旋状羽根と鋼管と掘削刃との位置関係を示す横断平面図である。
【図３】管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭における下端部付近を拡大した部分縦断正面図（上側）および横断平面図（下側）の説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭を示すものであって、（ａ）は管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の正面図、（ｂ）は（ａ）の上部付近の平面図、（ｃ）は（ａ）の底面図である。
【図５】（ａ）は図４（ａ）の一部を拡大した側面図、（ｂ）は管内土撹拌部材と螺旋状羽根と鋼管と掘削刃との位置関係を示す横断平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態の管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭を示すものであって、（ａ）は管内土撹拌部材を備えた螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭の正面図、（ｂ）は（ａ）の上部付近の平面図、（ｃ）は（ａ）の底面図である。
【図７】（ａ）は図６（ａ）の一部を拡大した側面図、（ｂ）は管内土撹拌部材と螺旋状羽根と鋼管と掘削刃との位置関係を示す横断平面図である。
【図８】（ａ）は従来の回転圧入鋼管杭を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の横断平面図である。
【符号の説明】
１：鋼管
２：螺旋状羽根
２ａ：螺旋状羽根の杭内上面
３：螺旋状羽根付き回転圧入鋼管杭
４：管内土撹拌部材
５：回転圧入鋼管杭
６：始端部
７：終端部
８：段差部
９：先端小口面
１０：回転圧入鋼管杭
１１：鋼管杭外周面
１２：鋼管
１３：杭内周面
１４：杭先端部
１５：開口部
１６：鋼管杭内側
１７：掘削刃
１８：内側係合片
１９：吊り金具
【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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