(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の鋼板の幅方向の両側の長手方向に設けられた断面四角形状の側壁の間に案内溝が形成された本体部と、該本体部の一方の端部側において前記案内溝を係合鋼板で覆って該係合鋼板と案内溝とによって形成された係合部と、前記本体部の他方の端部近傍において前記案内溝に取付けられ、前記側壁の上面から前記案内溝の深さとほぼ等しい高さで突出した係合突部とからなる継手部材を備えたことを特徴とするトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項２】
前記継手部材の長さをセグメントの幅とほぼ等しいか又は若干短く形成し、幅を前記セグメントの厚みとほぼ等しいか又は若干狭く形成したことを特徴とする請求項１記載のトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項３】
前記継手部材の本体部を、長方形の鋼板の幅方向の両側をそれぞれ内側に断面四角形状に折曲げて長手方向に側壁を形成し、該両側壁の間に案内溝を設けて構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項４】
前記継手部材の係合突部を、鋼板をほぼコ字状に折曲げて両側板の上下方向の中央部より若干高い位置から前後方向のほぼ中間部にかけて後部になるにしたがって下方に傾斜する係止部を設け、該係止部の上部及び天板の先端部側をそれぞれ斜め内側に折曲げて嵌入部を形成し、本体部の端部近傍において案内溝に取付けられるように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項５】
前記継手部材に設けた係合突部の天板に係止突部を設けると共に、前記係合部の近傍において案内溝の底部に、他の継手部材の係合突部の天板に設けた係止突部に係止する係止突部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トンネル用セグメントの連結構造。
【請求項６】
前記継手部材の本体部の背面板の幅方向にリブを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項７】
前記継手部材の本体部の側壁の上面にシール部材を取付けるシール溝を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項８】
前記継手部材を、セグメントの長手方向の両端部に係合突部の位置が反対方向になるように取付けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載のトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項９】
前記継手部材を、セグメントの長手方向の両端部内に、側壁の上面が前記セグメントの端部とほぼ同一平面になるように埋込んで固定したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のトンネル用セグメントの連結構造。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかの継手部材が取付けられた第１のセグメントに、該第１のセグメントと同じ構造の第２のセグメントを連結するにあたり、
前記第２のセグメントの係合突部を前記第１のセグメントの係合突部と係合部との間に位置させて両者の係合突部を相手方の案内溝に嵌入し、ついで第２のセグメントを前記第１セグメントの幅方向に押圧して両者の係合突部を相手方の係合部に嵌入してその係止部を相手方の係合鋼板に係止させることを特徴とするトンネル用セグメントの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの周方向及び軸方向に多数並べて連結することにより、トンネル壁を構築するためのトンネル用セグメントの連結構造及びその連結方法に係り、より詳しくは、セグメントをトンネルの周方向に連結するための継手部材を備えたトンネル用セグメントの連結構造及びその連結方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなトンネル用セグメントの連結構造は多数提案されているが、その一例として、連結すべき一方のセグメントにおける鋼製周縁枠の外側フランジおよび内側フランジに突条を設け、他方のセグメントにおける鋼製周縁枠の外側フランジおよび内側フランジに突条を嵌合させる凹部を設け、一方のセグメントの鋼製周縁枠に挿込孔を有する係止金具を固定し、他方のセグメントの鋼製周縁枠に、挿込突起を有する挿込金具を固定し、挿込突起にセグメント引寄せ誘導斜面を設け、一対の突条を一対の凹部に嵌合させ、挿込突起を係止金具に挿込むようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、トンネル用円周方向継手部材を、セグメント組立時トンネル軸方向にスライド可能で、トンネル内外方向に非スライド的に互いに嵌り合う組立て時位置決めガイド兼用の嵌合凹部および係合凸部有し、相対する部材間で面接触または近接して平行に配置される継手部板状鋼材で構成し、当該継手部板状鋼材に形成した貼付け溝に止水パッキングを貼付け、この止水パッキングの接触を介して両継手部板状鋼材が水密的に配設されるように構成したものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３５９５号公報
【特許文献２】特許第３３４３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１のセグメントの連結構造は、セグメントの両端部の鋼製周縁枠に、先端部に突条と凹部が設けられた外側フランジ及び内側フランジを取付けると共に、一方の鋼製周縁枠に挿込孔を有する係止金具を固定し、他方の鋼製周縁枠にこの係止金具に挿入される挿込金具を固定してセグメントを連結するようにしているため、複雑な構造の多くの部品を必要とし、部品の製造及びセグメントへの取付けがきわめて面倒でコストアップになるばかりでなく、位置合わせなど施工もまた面倒である。
【０００６】
また、引用文献２の鋼製セグメント構造は、セグメントの一方のウエブの一端に複数の係合突起を設け、他方に突出して係合突起に係合する複数の係合孔を有する連結板を設けると共に、他方のウエブの一端に複数の係合孔を有する連結板を設け、他端に複数の係合突起を設けて、連結するセグメントをずらせて両者の継手部板状鋼材を当接し、ついで軸方向に押圧して連結板の係合孔を係合突起に嵌合して連結するようにしているので、多くの部品をセグメントに取付けるため、セグメントの製造が面倒でコストアップになるばかりでなく、位置合わせなど施工上もまた面倒である。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、簡単な構造の継手部材をセグメントの長手方向の両端部に取付けることにより、セグメントを周方向に容易かつ確実に連結することができ、その上コストを大幅に低減することができるトンネル用セグメントの連結構造及びその連結方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るトンネル用セグメントの連結構造は、長方形の鋼板の幅方向の両側の長手方向に設けられた断面四角形状の側壁の間に案内溝が形成された本体部と、該本体部に一方の端部側において前記案内溝を係合鋼板で覆って該係合鋼板と案内溝とによって形成された係合部と、前記本体部の他方の端部近傍において前記案内溝に取付けられ、前記側壁の上面から前記案内溝の深さとほぼ等しい高さで突出した係合突部とからなる継手部材を備えたものである。
【０００９】
上記の継手部材の長さをセグメントの幅とほぼ等しいか又は若干短く形成し、幅を前記セグメントの厚みとほぼ等しいか又は若干狭く形成した。
上記いずれかの継手部材の本体部を、長方形の鋼板の幅方向の両側をそれぞれ内側に断面四角形状に折曲げて長手方向に側壁を形成し、該両側壁の間に案内溝が設けて構成した。
【００１０】
上記のいずれかの継手部材の係合突部を、鋼板をほぼコ字状に折曲げて両側板の上下方向の中央部より若干高い位置から前後方向のほぼ中間部にかけて後部になるにしたがって下方に傾斜する係止部を設け、該係止部の上部及び天板の先端部側をそれぞれ斜め内側に折曲げて嵌入部を形成し、本体部の端部近傍において前記案内溝に取付けられるように構成した。
【００１１】
上記いずれかの継手部材に設けた係合突部の天板に係止突起を設けると共に、前記係合部の近傍において案内溝の底部に、他の継手部材の係合突部の天板に設けた係止突起に係止する係止突起を設けた。
上記いずれかの継手部材の本体部の背面板の幅方向にリブを設けた。
上記いずれかの継手部材の本体部の側壁の上面にシール部材を取付けるシール溝を設けた。
【００１２】
上記いずれかの継手部材を、セグメントの長手方向の両端部に係合突部が反対方向になるように取付けた。
また、上記いずれかの継手部材を、セグメントの長手方向の両端部内に、側壁の上面が前記セグメントの端部とほぼ同一平面になるように組込んで固定した。
【００１３】
本発明に係るトンネル用セグメントの連結方法は、上記のいずれかの継手部材が取付けられた第１のセグメントに、該第１のセグメントと同じ構造の第２のセグメントを連結するにあたり、前記第２のセグメントの係合突部を前記第１のセグメントの係合突部と係合部との間に位置させて両者の係合突部を相手方の案内溝に嵌入し、ついで第２のセグメントを前記第１のセグメントの幅方向に押圧して両者の係合突部を相手方の係合部に嵌入してその係止部を相手方の係合鋼板に係止させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な同じ構造の継手部材をセグメントの長手方向の両端部に取付けて案内溝をガイドとすることにより、セグメントを周方向に容易かつ確実に連結することができ、その上施工もきわめて容易なので、コストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係るトンネル用セグメントの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
本発明に係るトンネル用セグメント（以下、単にセグメントという）は、図１１に示すように、トンネル周方向の継手部材によって複数のセグメント１をリング状に連結してトンネル周壁を構築し、このトンネル周壁を周壁直角方向に順次連結してトンネル軸方向壁を構築するためのものである。
【００１６】
図１，図２において、セグメント１は、鋼板をトンネルの周方向に沿って、図１１の半径ｒでほぼ円弧状に形成して鋼殻を構成する外面板２の幅方向の両側に、鋼板からなる断面ほぼＬ字状の側面板３ａ，３ｂを溶接接合し、その両端部に継手部材１０を溶接接合して、上面板２と側面板３ａ，３ｂと継手部材１０とによって形成された領域にコンクリート４を打設したものである。
【００１７】
継手部材１０の一例を図３に示す。この継手部材１０を構成する本体部１１は、長方形の鋼板の幅方向の両側を互いに内側に折曲げて、長手方向に断面四角形状の側壁１２ａ，１２ｂを形成すると共に、両側壁１２ａ，１２ｂの間の長手方向に案内溝１４を形成したものである。なお、本体部１１は、例えば短冊状の鋼板の幅方向の両側の長手方向に、チャンネル状の鋼材あるいは断面四角形の鋼棒を接合して、その間に案内溝１４を設けてもよい。
この本体部１１の長さＬは、セグメント１の幅とはほぼ等しいか、又はこれより若干短く（側面板３ａ，３ｂのウエブ間の内のり寸法とほぼ等しく）、また、幅Ｗは、セグメント１の厚みとほぼ等しいか、又はこれより若干短く（外面板２と側面板３ａ，３ｂのフランジ間の内のり寸法とほぼ等しく）選ばれている。
【００１８】
１６は本体部１１の一方の端部において、案内溝１４を覆って両側壁１２ａ，１２ｂに溶接接合された係合鋼板で、その上面は側壁１２ａ，１２ｂの上面（以下、フランジという）と同一平面又はこれより若干低くなっており、案内溝１４と係合鋼板１６とにより後述の係合突部１７の係合部１５が形成されている。なお、係合部１５は、鋼板をコ字状に折曲げてその両側板を側壁１２ａ，１２ｂの内壁面に溶接接合して形成してもよい。
【００１９】
１７は本体部１１の他方の端部側において案内溝１４に取付けられた係合突部で、図４に示すように、鋼板を折曲げて、天板１８と側板１９ａ，１９ｂとによりほぼコ字状に形成し、天板１８の幅Ｗ2を案内溝１４の幅Ｗ1とほぼ等しく、側板１９ａ，１９ｂの高さｈを案内溝１４の深さｔのほぼ２倍の高さとする。そして、側板１９ａ，１９ｂの一端（以下、先端部という）から長手方向のほぼ中央部付近まで、下端部から側板１９ａ，１９ｂのほぼ２分の１より若干高い位置から、後部になるにしたがって下方に傾斜して段部２１につながる係止部２０を設け、天板１８の先端部側及び係止部２０の上方の側板１９ａ，１９ｂをそれぞれ斜め内側に折曲げて、先端部がやや細い嵌入部２２を形成したものである。
【００２０】
この係合突部１７は、本体部１１の他端（係合部１５の反対側）から若干係合部１５側に寄った位置（係合鋼板１６の長さより内側の位置）において案内溝１４内に挿入され、両側板１９ａ，１９ｂが両側壁１２ａ，１２ｂに溶接接合されて一体に取付けられる。このとき、係合突部１７の両側壁１２ａ，１２ｂのフランジ面からの突出長ｈ1は、案内溝１４の深さｔとほぼ等しくなっている。
このように、本体部１１に係合突部１７が取付けられた継手部材１０は、幅方向が左右対称構造となっている。
【００２１】
上記のように構成した継手部材１０は、図１，図２に示すように、コンクリート４を打設する前に、セグメント１の長手方向の一方の端部の外面板２と側面板３ａ，３ｂとの間に、例えば係合突部１７を手前にして、かつ両側壁１２ａ，１２ｂのフランジ面がセグメント１の端部とほぼ同一平面になるように挿入し、外面板２と側面板３ａ，３ｂに溶接接合して取付ける。
【００２２】
また、セグメント１の長手方向の他方の端部に、上記の継手部材１０と同じ構造の継手部材１０を、係合突部１７を奥側にして、すなわち、セグメント１の両端部に取付けた継手部材１０の係合突部１７が反対の位置になるように、上記と同様の要領で取付ける。そして、外面板２、側面板３ａ，３ｂ及び両継手部材１０で囲まれた領域に、コンクリート４を打設する。
【００２３】
次に、上記のように継手部材１０が両端部に取付けられたセグメント１の、トンネルの周方向への連結手順の一例について説明する。
図５（ａ）は、トンネルの周方向に既に設置されているセグメント１ａ（以下、既設セグメントという）と、この既設セグメント１ａに連結するセグメント１ｂ（以下、連結セグメントという）とを示すもので、既設セグメント１ａの一方の端部に取付けた継手部材１０ａの係合突部１７ａは手間側に位置し、連結セグメント１ｂの他方の端部に取付けた継手部材１０ｂの係合突部１７ｂは奥側に位置している。
【００２４】
先ず、図５（ｂ）に示すように、連結セグメント１ｂをその係合突部１７ｂが、既設セグメント１ａの係合部１５ａと係合突部１７ａとの間に位置するように搬入する。ついで、図６（ａ）に示すように、連結セグメント１ｂを矢印ａ方向に移動させ、両者の係合突部１７ａ，１７ｂを相手方の案内溝１４ｂ，１４ａにそれぞれ嵌入する。このとき、両セグメント１ａ，１ｂの継手部材１０ａ，１０ｂの側壁１２ａ，１２ｂのフランジ面が当接し、また係合突部１７ａ，１７ｂの天板１８が、案内溝１４ｂ，１４ａの底面にほぼ接触する。
【００２５】
そして、連結セグメント１ｂを矢印ｂ方向（トンネルの軸方向）に押圧し、図６（ｂ）に示すように、既設セグメント１ａの係合突部１７ａを連結セグメント１ｂの係合部１５ｂに、連結セグメント１ｂの係合突部１７ｂを既設セグメント１ａの係合部１５ａにそれぞれ嵌入し、連結セグメント１ｂの側面板３ａが既設セグメント１ａの側面板３ａと同一平面上に位置するまで押込む。このとき、両セグメント１ａ，１ｂの継手部材１０ａ，１０ｂの係合突部１７ａ，１７ｂの係止部２０ａ，２０ｂが相手方の係合鋼板１６ｂ，１６ａに係止する。これにより連結セグメント１ｂの既設セグメント１ａへの連結が終了する。以下、同様にして既設のセグメント１ａに連結セグメント１ｂ，１ｃ，１ｄ，…を順次連結して、トンネルの周方向壁を構築する。なお、連結セグメント１ｂの押込みにあたっては、トンネルの掘削に用いるシールドマシンに装備されているジャッキの推進力を利用することができる。
【００２６】
上記のように両端部に継手部材１０ａ，１０ｂが取付けられたセグメント１ａ，１ｂは、図７に示すように、既設セグメント１ａの係合突部１７ａが、連結セグメント１ｂの案内溝１４ｂに沿って係合部１５ｂ内に嵌入されて、その天板１８が案内溝１４ｂの底面に接触し、また、係止部２０ａが係合部１５ｂの係合鋼板１６ｂに係止する。同様に、連結セグメント１ｂの係合突部１７ｂが既設セグメント１ａの係合部１５ａに嵌入されて係止部２０ｂが係合鋼板１６ａに係止するので、係合突部１７ａ，１７ｂの天板１８と案内溝１４ｂ，１４ａの底部とが摩擦接触し、また、両者の係止部２０ａ，２０ｂとこれが係止する係合鋼板１６ｂ，１６ａとの楔作用により、連結セグメント１ｂは既設セグメント１ａに強固に連結される。
【００２７】
本実施の形態によれば、継手部材１０は幅方向が左右対称構造となっているため、セグメント１の両端部に同じ構造の継手部材１０を係合突部１７の位置を変えるだけで取付ければよいので、一種類の継手部材１０を準備すればよく、このため、継手部材１０の製造、在庫管理、セグメント１への取付などがきわめて容易で、コストを低減することができる。
また、継手部材１０の本体部１１及び係合突部１７は、鋼板を曲げ加工することにより製造できるので、製造がきわめて容易である。
【００２８】
さらに、セグメント１のトンネル周方向の連結にあたっては、既設セグメント１ａの継手部材１０ａの係合部１５ａと係合突部１７ａとの間に適宜位置に、連結セグメント１ｂの継手部材１０ｂの係合と粒１７ｂを位置させ、案内溝１４ｂ，１４ａに嵌入して押し込めばよいので、連結セグメント１ｂの位置合わせの自由度を大幅に拡大することができ、このため施工がきわめて容易である。
【００２９】
また、既設セグメント１ａと連結セグメント１ｂは、両者の継手部材１０ａ，１０ｂの係合突部１７ａ，１７ｂが相手方の案内溝１４ｂ，１４ａに嵌入されて、その係止部２０ａ，２０ｂに相手方の係合部１５ｂ，１５ａの係合鋼板１６ｂ，１６ａが楔状に係止するので、係合突部１７ａ，１７ｂや鋼板１６ａ，１６ｂの変形が防止されるばかりでなく、連結セグメント１ｂが押込み方向と直角方向に外れることがない。
【００３０】
［実施の形態２］
図８は本発明の実施の形態２に係るセグメントの継手部材の要部の説明図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、図８（ａ）に示すように、一方のセグメント１ａ（以下の説明では、既設セグメント１ａと連結セグメント１ｂについて記す）に設けた継手部材１０ａの係合突部１７ａの天板１８に、先端部から後端部に向かって高くなる傾斜面を有する側面三角形状の係止突起２３を設けると共に、連結セグメント１ｂの継手部材１０ｂの案内溝１４ｂの底部の、両セグメント１ａ，１ｂを連結したときに係合突部１７ａに設けた係止突起２３が係止する位置に、係合突部１７ｂ側から係止部１５ｂに向って高くなる傾斜面を有する側面三角形状の係止突部２４を設けたものである。なお、図示してないが、連結セグメント１ｂに設けた継手部材１ｂの係合突部１７ｂの天板１８、及び既設セグメント１ａに設けた継手部材１ａの案内溝１４ａの底部にも、同様にして係止突部２３，２４が設けられている。
【００３１】
このように構成したことにより、既設セグメント１ａに連結セグメント１ｂを連結したときに、図８（ｂ）に示すように、両者の係合突部１７ａ，１７ｂの天板１８に設けた係止突起２３が、相手方の継手部材１０ｂ，１０ａの底部に設けた係止突起２４に係止するので、連結セグメント１ｂがトンネル軸方向に抜け出すのを確実に防止することができる。
【００３２】
［実施の形態３］
図９は本発明の実施の形態３に係るセグメントの継手部材の斜視図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、継手部材１０の背面板１３の幅方向に、長手方向に所定の間隔でリブ２５を設けたものである。
【００３３】
継手部材１０の案内溝１４は、構造的に長手方向の曲げ力に対して弱いので、リブ２５を設けることにより案内溝１４を補強したものである。なお、このリブ２５は、継手部材１０に対するセグメントに打設されたコンクリートの付着力を高める効果もある。
【００３４】
［実施の形態４］
図１０は本発明の実施の形態４に係るセグメントの継手部材の斜視図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、継手部材１０の側壁１２ａ，１２ｂのフランジ面の一部又は全面にシール部材２７を取付けるシール溝２７を設けたものである。
【００３５】
セグメント１をトンネルの周方向に連結して構築した周方向壁において、隣接するセグメント１の連結部から、地盤から浸透した水がトンネル内に侵入することがある。
本実施の形態においては、継手部材１の側壁１２ａ，１２ｂのフランジ面に設けたシール溝２６にシール部材２７を取付けて隣接するセグメント１の連結部を水密に封止したので、連結部からトンネル内に水が侵入することがない。
【００３６】
［実施の形態５］
本実施の形態は、継手部材１０の背面板１３に、複数本のアンカーボルト（図示せず）を取付けたものである。
セグメント１には、例えばＲＣ製などのように継手部材１０を溶接により取付けることができない場合がある。本実施の形態は、このような場合においても、アンカーボルトをコンクリートに埋込むことにより、セグメント１に継手部材１０を取付けることができる。
【００３７】
上記の説明では、図１，図２のセグメント１の長手方向の両端部に継手部材１０を取り付けた場合を示したが、セグメントの構造はこれに限定するものではなく、例えば、ＲＣや鋳鉄製のセグメント、図１のセグメント１とは異なる構造の合成セグメント等、他の構造のセグメントにも本発明に係る継手部材１０を取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るセグメントの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の継手部材の斜視図である。
【図４】図３の係合突部の斜視図である。
【図５】セグメントの周方向の連結手順の説明図である。
【図６】セグメントの周方向の連結手順の説明図である。
【図７】セグメントを連結したときの継手部材の状態を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るセグメントの継手部材の要部の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るセグメントの継手部材の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係るセグメントの継手部材の斜視図である。
【図１１】図１のセグメントをトンネルの周方向に連結した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  セグメント、２  外面板、３ａ，３ｂ  側面板、４  コンクリート、１０  継手部材、１１  本体部、１２ａ，１２ｂ  側壁、１４  案内溝、１５  係合部、１６  係合鋼板、１７  係合突部、２０  係止部、２３，２４  係止突起、２５  リブ、２６  シール溝。
【図１】
0004757609.tif 000002
【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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