(57)【要約】【課題】シールド掘削機の立坑到達完了時のエントランス装置の確実なシール状態を確保する。【解決手段】シールド掘削機１が到達する立坑３内のエントランス１７側に、内周壁面が平滑な接触シール面１９ａとなる接触筒体１９を設ける一方、シールド掘削機１の外周面側にシールド掘削側シール部材４９を設け、シールド掘削機１の立坑３到達完了時に、前記接触筒体１９をカバーする第１の保護筒体２１と、シールド掘削側シール部材４９をカバーする第２の保護筒体６３とをカバー位置からカバー解除位置へスライド移動させた後、シールド掘削側シール部材４９を膨張させて接触筒体１９の平滑な接触シール面１９ａに接触させるシール構造とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑内に設けられ立坑到達時のシールド掘削機の外径よりも径大なエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ内周壁面が平滑な接触シール面となる接触筒体と、前記接触筒体をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第１の保護筒体と、前記シールド掘削機の外周面に設けられ縮小した待機状態から外側へ向けて膨張した時、前記接触筒体の接触シール面と接触し合うリング状のシールド掘削側シール部材と、縮小した待機状態の前記シールド掘削側シール部材をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第２の保護筒体とからなることを特徴とするシールド掘削機到達時におけるエントランス装置のシール構造。
【請求項２】
エントランス室は、接触筒体及びその接触筒体をカバーする第１の保護筒体を前記エントランス室の中心軸線に対して位置修正可能な位置決め修正手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のシールド掘削機到達時におけるエントランス装置のシール構造。
【請求項３】
立坑内に設けられ立坑到達時のシールド掘削機の外径よりも径大なエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ内側へ向けて膨張したシール作動状態と縮小した待機状態とに切換え可能なリング状のエントランス側シール部材と、内周壁面が平滑な接触シール面となる接触筒体と、前記エントランス側シール部材及び接触筒体をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第１の保護筒体と、前記シールド掘削機の外周面に設けられ縮小した待機状態から外側へ向けて膨張した時、前記接触筒体の接触シール面と接触し合うリング状のシールド掘削側シール部材と、縮小した待機状態の前記シールド掘削側シール部材をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第２の保護筒体とからなることを特徴とするシールド掘削機到達時におけるエントランス装置のシール構造。
【請求項４】
膨張したシール作動状態のエントランス側シール部材とシールド掘削側シール部材との間に、シール材が充填されていることを特徴とする請求項３記載のシールド掘削機到達時におけるエントランス装置のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立坑へのシールド掘削機到達時におけるエントランス装置のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールド掘削機によって地中にトンネルを構築する際に、シールド掘削機の到達位置には立坑が設けられる。
【０００３】
立坑には、例えば、シールド掘削機が立坑に到した時に、外から立坑内への地山侵入等を阻止するエントランス装置が設けられる構造となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
あるいは、立坑到達時のシールド掘削機の周壁面からシール部材を膨張させ、そのシール部材を立坑壁に弾接させることで立坑内へ地山等が侵入するのを阻止する手段が知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２２９７５５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特許登録第２９７６８３０号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
シールド掘削機が到達する到達立坑にあっては、前記した特許文献１又は２によって立坑内への地山侵入等が阻止される手段となっている。しかしながら、特許文献１にあっては、シール部材がシールド掘削機の外周面に弾接し合うことでシール状態が確保されるようになるが、シール部材が弾接し合うシールド掘削機の外周面には、掘削作業中に作られる圧痕、あるいは土砂や裏込め材が表面に付着する等凹凸が形成される。したがって、シール部材が弾接した際に確実なシール状態が得られにくい不具合を招く。
【０００８】
同様に特許文献２にあっても、シールリングが掘削された掘削凹凸のある立坑壁と弾接し合うため、水密状態での弾接が困難となり確実なシール状態が得られにくい等の不具合を招く。
【０００９】
そこで、この発明は、立坑側、あるいは、シールド掘削機側の接触面に形成される凹凸等の条件にとらわれることなく確実なシール状態が得られるようにしたシールド掘削機到達時におけるエントランス装置のシール構造を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の請求項１にあっては、立坑内に設けられ立坑到達時のシールド掘削機の外径よりも径大なエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ内周壁面が平滑な接触シール面となる接触筒体と、前記接触筒体をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第１の保護筒体と、前記シールド掘削機の外周面に設けられ縮小した待機状態から外側へ向けて膨張した時、前記接触筒体の接触シール面と接触し合うリング状のシールド掘削側シール部材と、縮小した待機状態の前記シールド掘削側シール部材をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第２の保護筒体とからなることを特徴とする。
【００１１】
これにより、シールド掘削側シール部材は、第２の保護筒体によってカバーされているためトンネル等の掘削作業時に何等悪影響は起こらず、掘削作業を進めることが可能となる。
【００１２】
一方、立坑への到達時に、シールド掘削機はエントランス室内へ進入するようになるが、この時、接触筒体の接触シール面は第１の保護筒体によってカバーされているため、平滑な接触シール面に傷がつくことはない。したがって、第１、第２の保護筒体をカバー解除位置までスライドさせることで接触筒体は平滑な接触シール面が露出する結果、シールド掘削側シール部材を膨張させて前記接触シール面に弾接させることで、水密のシール状態が確実に得られるようになる。
【００１３】
また、この発明の請求項２にあっては、エントランス室に接触筒体及びその接触筒体をカバーする第１の保護筒体を前記エントランス室の中心軸線に対して位置修正可能な位置決め修正手段を設けることを特徴とする。
【００１４】
これにより、シールド掘削機が立坑への到達時にエントランス室の中心軸線よりずれたとしても、位置決め修正手段によってシールド掘削機に対して接触筒体を正しい位置に位置決めすることが可能となる。
【００１５】
また、この発明の請求項３にあっては、立坑内に設けられ立坑到達時のシールド掘削機の外径よりも径大なエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ内側へ向けて膨張したシール作動状態と縮小した待機状態とに切換え可能なリング状のエントランス側シール部材と、内周壁面が平滑な接触シール面となる接触筒体と、前記エントランス側シール部材及び接触筒体をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第１の保護筒体と、前記シールド掘削機の外周面に設けられ縮小した待機状態から外側へ向けて膨張した時、前記接触筒体の接触シール面と接触し合うリング状のシールド掘削側シール部材と、縮小した待機状態の前記シールド掘削側シール部材をカバーすると共に、そのカバー位置からカバー解除位置までスライド可能な第２の保護筒体とからなることを特徴とする。
【００１６】
これにより、シールド掘削側シール部材とエントランス側シール部材との組合せにより、二重のシール構造にすることが可能となる。この時、一方のシールド掘削側シール部材は、平滑な接触シール面と接触し合うため、シール漏れのない確実なシール状態が得られる。
【００１７】
また、この発明の請求項４にあっては、膨張したシール作動状態のエントランス側シール部材とシールド掘削側シール部材との間に、シール材が充填されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、エントランス側シール部材及びシールド掘削側シール部材に加えて、その間に充填されたシール材とにより三重のシール構造にすることが可能となり、より確実なシール状態が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６の図面を参照しながらこの発明の第１の実施形態について具体的に説明する。
【００２０】
図２は所定長さのトンネルを地中に構築したシールド掘削機１と、その到達位置に構築された立坑３の一部分を示した概要説明図であって、立坑３内にはシールド到達におけるエントランス装置５が設けられている。
【００２１】
シールド掘削機１は、最先端の掘削刃７を備えた円筒状の本体部９から外径が小さくなるセグメント領域１１が続く構造となっている。
【００２２】
立坑３は、例えばケーソン工法、あるいは、地下連続壁工法等の手段によって構築され、鉄筋入りのコンクリート製となっている。この場合、鉄筋入りのコンクリート製にこだわらず鋼製であってもよい。立坑３には、前記シールド掘削機１が到達する到達位置にシールド掘削機１の本体部９の径より径大な開口１３が設けられ、その開口１３は、新素材コンクリート１５によって閉塞されている。新素材コンクリート１５は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の補強筋材が用いられ、所定の耐圧を備えることと、シールド掘削機１の掘削刃７による掘削が可能であることが条件となっている。
【００２３】
したがって、この条件を満たす材料であれば、新素材コンクリート１５に特定されない。
【００２４】
一方、エントランス装置５は、立坑３内で前記新素材コンクリート１５によって閉塞された開口１３領域内に配置されている。エントランス装置５は、円筒状に形成され、前記開口１３と同一径のエントランス室１７と、そのエントランス室１７の内側に設けられた接触筒体１９と、第１の保護筒体２１とを備えた構造となっている。
【００２５】
エントランス室１７は、円筒状の鋼管によって作られていて、一方は新素材コンクリート１５によって閉塞された立坑３の開口１３に装着され、他方は分解、取外し可能な耐圧壁２３によって閉塞された密閉空間となっている。なお、地下水圧が低い場合には耐圧壁２３を省略する場合がある。耐圧壁２３の内側下方は、開閉可能な土砂搬出口２５となっている。土砂搬出口２５は上下にスライド可能なシャッタ２７により閉塞状態におかれていて、エントランス室１７内は加圧手段２９によって所定の内圧調整が可能となっている。
【００２６】
加圧手段２９は、供給口３０から図外のポンプによって内部に水が供給される水圧を利用している。エントランス室１７内の水圧Ｖ１は、立坑３の外側地下水圧Ｖ２とほぼ同一（Ｖ１＝Ｖ２）となるよう圧カバランスの調整が可能となっていて、新素材コンクリート１５に必要以上の圧力が作用しないようになっている。
【００２７】
この場合、エントランス室１７内を加圧する加圧手段２９は、必ずしも水圧にこだわる必要はなく、空気圧であってもよい。
【００２８】
接触筒体１９は、図１に示すように所定の幅を有するリング状の形状となっていて、円筒状の取付けリング３１の内側壁面に固定支持されている。
【００２９】
接触筒体１９の内周壁面は平滑な接触シール面１９ａとなっている。接触筒体１９が取付けられた円筒状の取付けリング３１は、エントランス室１７の内周壁面に対してほぼ１２０度の間隔で配置された３箇所の位置決め修正手段３３によって支持されている。
【００３０】
位置決め修正手段３３は、伸縮ロッド３５とシリンダ３７とから成るジャッキとなっていて、３箇所に配置された伸縮ロッド３５をそれぞれ伸縮調整することで、取付けリング３１、即ち、接触筒体１９を、エントランス室１７の中心センタ軸線Ｘを基準とする位置修正が可能となっている。この位置修正は、図２に示すようにエントランス室１７への侵入直前のシールド掘削機１に対してストローク計算して行われる。
【００３１】
位置修正完了後の取付けリング３１は、エントランス室１７の内周壁面との間に注入口３９からモルタルが注入されることで、固定セットされるようになっている。モルタルが注入される取付けリング３１とエントランス室１７の内周面との間は、モルタル注入室４０となっている。即ち、エントランス室１７の内周壁面から垂設されたモルタル注入用妻板４１に対して上下にスライド自在に接触し合うモルタル注入用妻板４３を取付けリング３１から立ち上げることで、モルタル注入室４０が作られるようになっている。
【００３２】
第１の保護筒体２１は、接触筒体１９をカバーするよう内側に配置され、カバー位置（図１実線）とカバー解除位置（図５実線）とにスライド自在（図１矢印イ）に支持されている。第１の保護筒体２１の一端はエントランス室１７の外側から挿入された抜き差し可能なロックピン４５によって固定支持されている。これにより、接触筒体１９は第１の保護筒体２１によって確実に覆われる形状となっている。
【００３３】
なお、ロックピン４５の数は、少なくともほぼ１２０度の間隔で３箇所に配置することが望ましい。
【００３４】
第１の保護筒体２１は、前方にシールド掘削機１の先端部と当接し合う格子状のストッパ壁４７が設けられ、ストッパ壁４７にシールド掘削機１の先端と当接し合い、そのままカバー解除位置まで前進することで、図５に示すように第１の保護筒体２１も一緒にスライド移動が可能となり接触筒体１９を露出させる構造となっている。
【００３５】
なお、第１の保護筒体２１は、掘削土を始めとする外部要因に対して接触筒体１９の平滑な接触シール面１９ａの保護を図る構造となっていればよく、例えば、パイプ管、目の細かいメッシュ筒管等いずれの手段であっても可能である。
【００３６】
一方、シールド掘削機１の本体部９の外周面には、膨張時に前記接触筒体１９の接触シール面１９ａと接触し合うシールド掘削側シール部材４９が設けられている。
【００３７】
シールド掘削側シール部材４９は、シールド掘削機１の本体部９の内壁面に沿って設けられ、エントランス室１７への到達完了時に前記接触筒体１９と対応する位置に設定されている。
【００３８】
シールド掘削側シール部材４９の構造は、図３に示すように中心にナイロンあるいは、ポリエステルの補強繊維が編み込まれたゴム（天然、合成樹脂）の材質により帯板状の形状に作られていて、両サイド部は補強用の硬質ゴム５１を介してリング状の押え金具５３が設けられた形状となっている。左右の抑え金具５３は、シールド掘削機１に設けられた円筒状の取付け凹部５５に対してボルト５７、ナット５９によって固定支持されることで、シールド掘削機１の外周壁面に沿って配置される断面袋状のドーナッツ形状となっている。
【００３９】
シールド掘削側シール部材４９は、内部空間に図外の供給装置によって供給管６１から空気又は水が送り込まれることで、縮小した待機状態（図５）と、膨張したシール作動状態（図３）とに切換え可能となっていて、縮小した待機状態にある時、第２の保護筒体６３によってカバーされている。
【００４０】
第２の保護筒体６３は、油圧装置６５によってシールド掘削側シール部材４９をカバーするカバー位置（図５実線）とカバー解除位置（図６実線）とにスライド可能となっている。第２の保護筒体６３が、カバー位置にある時、シールド掘削側シール部材４９はシールド掘削機１による掘削作業時に何等悪影響が起きることがないよう保護されている。
【００４１】
油圧装置６５は、ピストン６７とシリンダ６９とから成り、シールド掘削機１のエントランス室１７到達完了時にピストン６７が伸長することで、図６に示すようにカバー解除位置までスライド移動させることが可能となっている。
【００４２】
このように構成されたエントランス装置５のシール構造によれば、図２に示すようにシールド掘削機１が立坑３を貫通し、エントランス室１７内への進入時、シールド掘削機１の掘削刃７によって掘削された開口１３を塞ぐ新素材コンクリート１５の掘削土は第１の保護筒体２１の上に落下するようになる。この結果、平滑な接触シール面１９ａを有する接触筒体１９に何等損傷等の悪影響を与えることがなくなる。
【００４３】
一方、新素材コンクリート１５を貫通したシールド掘削機１の掘削刃７は、第１の保護筒体２１の中を通過するため、掘削刃７によって接触筒体１９に何等損傷を与えることはない。と同時にロックピン４５を抜き取ると共に、シールド掘削機１の先端を第１の保護筒体２１のストッパ壁４７に当接させると、スライド可能なフリー状態となる第１の保護筒体２１は、図５に示すように、シールド掘削機１の前進に対応してカバー解除位置（図５実線）までスライド移動することで接触筒体１９を露出させる。この露出時において第２の保護筒体６３を油圧装置６５によってカバー解除位置までスライド移動させた後、シールド掘削側シール部材４９を膨張させることで、接触筒体１９の接触シール面１９ａと弾接し合う。この時、平滑な接触シール面１９ａによって水密状態で弾接し合うため確実なシール状態が得られる。
【００４４】
一方、シールド掘削機１の立坑３への到達時において、エントランス室１７の中心軸線Ｘに対して進入位置がずれた場合には位置決め修正手段３３により、接触筒体１９が支持された取付けリング３１及び第１の保護筒体２１の中心軸線を位置修正することで、シールド掘削機１の中心軸線に対して正しく位置合せすることが可能となるため、シールド掘削側シール部材４９と接触筒体１９は、一部分のみ偏ることなく全周面にわたって正しく、ほぼ均一に弾接し合うようになる。
【００４５】
図７乃至図１０は第１の実施形態のシールド掘削側シール部材４９にエントランス側シール部材７１を組合せた第２の実施形態を示したものである。
【００４６】
エントランス側シール部材７１は、接触筒体１９と並列（図７左右方向）に配置され、その構造は、図３で示したシールド掘削側シール部材４９と同一の構造となっている。
【００４７】
即ち、図１０に示すように中心にナイロンあるいは、ポリエステルの補強繊維が編み込まれたゴム（天然、合成樹脂）の材質により帯板状の形状に作られていて、両サイド部は補強用の硬質ゴム７３を介してリング状の押え金具７５が設けられた形状となっている。左右の押え金具７５は、円筒状の取付けリング３１に対してボルト７７、ナット７９によって固定支持されることで、エントランス側シール部材７１は取付けリング３１の内周壁面に沿って接触筒体１９と並列に配置される断面袋状のドーナツ形状となっている。
【００４８】
エントランス側シール部材７１は、内部空間に図外の供給装置によって供給管８１から空気又は水が送り込まれることで、縮小した待機状態（図７）と、膨張したシール作動状態（図９）とに切換え可能となっていて、接触筒体１９と共に第１の保護筒体２１によってカバーされている。この場合、図示していないが、図面において接触筒体１９を左右から挟むようにもう一つ、エントランス側シール部材７１を設ける並列配置された構造としてもよい。
【００４９】
エントランス側シール部材７１及び接触筒体１９が取付けられたリング３１は、エントランス室１７の内周壁面に対してほぼ１２０度の間隔で配置された３箇所の位置決め修正手段３３によって支持されている。
【００５０】
なお、位置決め修正手段３３は、第１の実施形態の位置決め修正手段３３と同一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
【００５１】
第１の保護筒体２１は、エントランス側シール部材７１及び接触筒体１９をカバーするよう内側に設けられ、油圧装置６５によって、図７（実線）で示すように、カバー位置とカバー解除位置（図８実線）とにスライド自在（矢印口）に支持されている。
【００５２】
なお、前記した油圧装置６５を始めとして他の構成要素は第１の実施形態と同一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
【００５３】
したがって、この第２の実施形態によれば、図７に示すようにシールド掘削機１が立坑３を貫通し、エントランス室１７内への進入時、シールド掘削機１の掘削刃７によって掘削された開口１３を塞ぐ新素材コンクリート１５の掘削土は第１の保護筒体２１の上に落下するようになる。この結果、平滑な接触シール面１９ａを有する接触筒体１９及びエントランス側シール部材７１に何等損傷等の悪影響を与えることがなくなる。
【００５４】
一方、新素材コンクリート１５を貫通したシールド掘削機１の掘削刃７は、第１の保護筒体２１の中を通過するため、掘削刃７によって接触筒体１９及びエントランス側シール部材７１に何等損傷を与えることがなくなる。と同時にロックピン４５を抜き取ると共に、シールド掘削機１の先端を第１の保護筒体２１のストッパ壁４７に当接させると、スライド可能なフリー状態となる第１の保護筒体２１は、図８に示すように、シールド掘削機１の前進に合わせてカバー解除位置（図８実線）までスライド移動することで接触筒体１９、エントランス側シール部材７１を露出させる。と同時に、油圧装置６５によって第２の保護筒体６３をカバー解除位置（図９実線）までスライド移動させた後、シールド掘削側シール部材４９を膨張させることで、接触筒体１９の接触シール面１９ａと弾接し合う。この時、シールド掘削側シール部材４９は平滑な接触シール面１９ａと弾接し合うようになるため、確実な水密状態のシール状態が得られる。また、エントランス側シール部材７１の膨張で、シールド掘削機１の外周面と接触し合う二重のシール状態が得られるようになる。
【００５５】
一方、シールド掘削機１の立坑３への到達時において、エントランス室１７の中心軸線Ｘに対して進入位置がずれた場合には位置決め修正手段３３により、接触筒体１９、エントランス側シール部材７１が支持された取付けリング３１及び第１の保護筒体２１の中心軸線を位置修正することで、シールド掘削機１の中心軸線に対して正しく位置合せすることが可能となるため、シールド掘削側シール部材４９と接触筒体１９及びエントランス側シール部材７１とシールド掘削機１の外周壁面とは、一部分のみ偏ることなく全周面にわたって正しく、ほぼ均一に弾接し合うようになる。
【００５６】
この場合、図１１に示すように、シールド掘削側シール部材４９とエントランス側シール部材７１との間に粘性の高いグリース等のシール材８３を充填する手段としてもよい。
【００５７】
この実施形態にあっては、シールド掘削側シール部材４９、エントランス側シール部材７１に加えてその間に充填されてシール材８３とによって三重のシール構造とすることが可能となるため、信頼性の高いシール構造にできる。
【００５８】
【発明の効果】
以上、説明したようにこの発明の請求項１によれば、平滑な接触シール面に、膨張したシール部材を接触させることが可能となるため水密状態の接触によって確実なシール状態を得ることができる。
【００５９】
また、この発明の請求項２によればエントランス室に対してシールド掘削機の中心軸線がずれた状態で到達したとしても、位置決め修正手段によって、接触筒体を正しい位置に位置決めする対応が可能となり、シールド掘削側シール部材と接触筒体とを偏ることなく全周面にわたってほぼ均一に弾接させることができる。
【００６０】
また、この発明の請求項３によれば、シールド掘削側シール部材とエントランス側シール部材との組合せにより二重のシール構造にすることができるため、シール漏れのない確実なシール状態が得られる。
【００６１】
また、この発明の請求項４によれば、シールド掘削側シール部材、エントランス側シール部材及び各シール部材の間に充填されたシール材とによって三重のシール構造にすることができるため、信頼性の高いシール構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるシールド掘削機とエントランス装置のシール構造を示した第１の実施形態の概要切断説明図。
【図２】シールド掘削機が立坑に到達した状態の概要説明図。
【図３】シールド掘削側シール部材の膨張時の概要説明図。
【図４】位置決め修正手段を３箇所に設けた概要説明図。
【図５】シールド掘削機によって第１の保護筒体をカバー位置からカバー解除位置へ移動させた状態の概要説明図。
【図６】シールド掘削機の立坑到達完了時のエントランス装置のシール構造を示した概要説明図。
【図７】第２の実施形態を示した図１と同様の概要説明図。
【図８】シールド掘削機によって第１の保護筒体をカバー位置からカバー解除位置にスライド移動させた第２の実施形態の概要説明図。
【図９】シールド掘削機の立坑到達完了時のエントランス装置のシール構造を示した第２の実施形態の概要説明図。
【図１０】エントランス側シール部材の膨張時の概要説明図。
【図１１】第２の実施形態において、シールド掘削側シール部材と、エントランス側シール部材との間にシール材を充填し立坑到達完了時のエントランス装置の三重のシール構造を示した概要説明図。
【符号の説明】
１…シールド掘削機
３…立坑
１７…エントランス室
１９…接触筒体
１９ａ…接触シール面
２１…第１の保護筒体
３３…位置決め修正手段
４９…シールド掘削側シール部材
６３…第２の保護筒体
７１…エントランス側シール部材
８３…シール材
【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】
2004332366.tif 000008
【図７】
2004332366.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004332366.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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