(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設してある既設杭の外周にケーシングを圧入してその既設杭をケーシングにて偏心状態で囲繞し、
上記既設杭とケーシングとの間に平面視で略ウエッジ状をなす杭カッターを上方からの投入をもって挿入し、
上記杭カッターをケーシングとともに杭カッターのウエッジ刃先部方向に向けて回転させることにより、当該杭カッターを既設杭の外周面とケーシングの内周面の双方に接するように噛み込ませながら既設杭の少なくとも上部を捻って切断し、
上記既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げて除去することを特徴とする既設杭の切断除去方法。
【請求項２】
上記杭カッターのうち既設杭と接する部分にカッタービットを設けてあることを特徴とする請求項１に記載の既設杭の切断除去方法。
【請求項３】
上記ケーシングの内周面に、当該ケーシングと既設杭との間に挿入した杭カッターのケーシングに対する滑り止めを司る滑り止め手段を設けてあることを特徴とする請求項２に記載の既設杭の切断除去方法。
【請求項４】
上記既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げるのに先立って、杭カッターをケーシング内から引き上げることを特徴とする請求項３に記載の既設杭の切断除去方法。
【請求項５】
上方からの投入をもって杭カッターを挿入したならば、先行して圧入したケーシングを一旦引き上げた上でそのケーシングの圧入力にて上記杭カッターをさらに所定深度まで圧入することを特徴とする請求項４に記載の既設杭の切断除去方法。
【請求項６】
上記ケーシングには、杭カッターへの圧入力伝達のために当該杭カッターに対する係止手段を設けてあることを特徴とする請求項５に記載の既設杭の切断除去方法。
【請求項７】
地中に埋設してある既設杭の外周にケーシングを圧入してその既設杭をケーシングにて偏心状態で囲繞する工程と、
上記既設杭とケーシングとの間であって且つ既設杭の軸心から遠い部分に、平面視で略ウエッジ状をなす杭カッターを上方から投入してケーシングの内周面に沿わせるように挿入する工程と、
上記係止手段と杭カッターとの位置合わせをケーシングの回転によって行った上で、ケーシングの圧入力により係止手段を介して杭カッターを所定深度まで圧入する工程と、
上記ケーシングを回転させるとともに滑り止め手段にてそのケーシングと杭カッターを共回りさせて当該杭カッターをケーシングと既設杭との間に噛み込ませて、なおもケーシングを回転させることにより既設杭の少なくとも上部を捻って切断する工程と、
上記既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げて除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の既設杭の切断除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設杭の切断除去方法に関し、より詳しくは、地中に埋設または打設されている柱状で且つコンクリート製の既設杭を切断しながら除去する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばコンクリート製の構造物の基礎として地中に埋設または打設されている鉄筋コンクリート製の既設（既存）の杭は、構造物の破壊，撤去後に除去する必要があり、そのための技術として特許文献１，２に記載のものが提案されている。
【０００３】
特許文献１の図４〜９には、内周に可動式カッタを進退可能に突設してなるケーシングを用意し、このケーシングを既設杭の周囲に回転させながら所定深度まで圧入した上で、可動式カッタを突出させるとともにケーシングを回転させ、既設杭の所定位置を可動式カッタで切断した後に、切断された既設杭をハンマーグラブ等にてケーシング内から除去するようにした方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、可動式カッタの駆動方式が特許文献１に記載のものとは異なるものの、特許文献１に記載のものと同様に既設杭の所定位置を可動式カッタで切断した後に、その切断された既設杭をハンマーグラブ等にてケーシング内から除去するようにした方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２０６７０号公報
【特許文献２】特開２００８−２６７０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの特許文献１，２に記載の技術では、ケーシングの内周に設けた可動式カッタを油圧シリンダにて積極的に進退または開閉させる必要があるため、ケーシングそのものの構造が複雑になるとともに、可動式カッタや油圧シリンダの存在によってケーシングの有効径が制約されることとなって好ましくない。その上、上記可動式カッタの駆動源である油圧シリンダには油圧配管を付帯させる必要があるばかりでなく、油圧シリンダを駆動源とする可動式カッタはケーシングとともに回転駆動されることになるため、油圧配管の取り回しが厄介で、全体として設備の複雑化とコストアップを招くことになる。
【０００７】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、比較的簡単な構造のもとで、しかも安全に所期の目的を達成できるようにした既設杭の切断除去方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、地中に埋設してある既設杭の外周にケーシングを圧入してその既設杭をケーシングにて偏心状態で囲繞し、上記既設杭とケーシングとの間に平面視で略ウエッジ状をなす杭カッターを上方からの投入をもって挿入し、上記杭カッターをケーシングとともに杭カッターのウエッジ刃先部方向に向けて回転させることにより、当該杭カッターを既設杭の外周面とケーシングの内周面の双方に接するように噛み込ませながら既設杭の少なくとも上部を捻って切断し、上記既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げて除去することを特徴とする。
【０００９】
この場合、既設杭のうち切断された部位の引き上げはハンマーグラブ等にて行うものとする。
【００１０】
また、既設杭への杭カッターの噛み込みを良くするためには、請求項２に記載のように、杭カッターのうち既設杭と接する部分にカッタービットを設けてあることが望ましい。
【００１１】
さらに、回転するケーシングと杭カッターとの間での滑りを防止するためには、請求項３に記載のように、ケーシングの内周面に、当該ケーシングと既設杭との間に挿入した杭カッターのケーシングに対する滑り止めを司る滑り止め手段を設けてあることが望ましい。
【００１２】
他方、先に述べたように、既設杭のうち切断された部位の引き上げをハンマーグラブ等を用いて行うものとすると、ハンマーグラブ等との干渉回避にために、請求項４に記載のように、既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げるのに先立って、杭カッターをケーシング内から引き上げるものとする。
【００１３】
ここで、比較的軟弱な地層では杭カッターをその自重にて落下させるだけで地中に挿入できるが、地層の性状によっては、例えば硬質な地層では、杭カッターを落下させるだけでは十分に地中に挿入されないことがある。そこで、請求項５に記載のように、上方からの投入をもって杭カッターを挿入したならば、先行して圧入したケーシングを一旦引き上げた上でそのケーシングの圧入力にて上記杭カッターをさらに所定深度まで圧入するようにするとより好ましいものとなる。具体的には、請求項６に記載のように、ケーシングには、杭カッターへの圧入力伝達のために当該杭カッターに対する係止手段を設けておくものとする。
【００１４】
より望ましくは、請求項７に記載のように、地中に埋設してある既設杭の外周にケーシングを圧入してその既設杭をケーシングにて偏心状態で囲繞する工程と、上記既設杭とケーシングとの間であって且つ既設杭の軸心から遠い部分に、平面視で略ウエッジ状をなす杭カッターを上方から投入してケーシングの内周面に沿わせるように挿入する工程と、上記係止手段と杭カッターとの位置合わせをケーシングの回転によって行った上で、ケーシングの圧入力により係止手段を介して杭カッターを所定深度まで圧入する工程と、上記ケーシングを回転させるとともに滑り止め手段にてそのケーシングと杭カッターを共回りさせて当該杭カッターをケーシングと既設杭との間に噛み込ませて、なおもケーシングを回転させることにより既設杭の少なくとも上部を捻って切断する工程と、上記既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げて除去する工程と、を含むことが望ましい。
【００１５】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、既設杭とケーシングとの間に杭カッターを挿入して、両者の間に杭カッターを噛み込ませた状態でケーシングを回転させることにより、既設杭の少なくとも上部がそれよりの下側の残置部から捻り切られることになる。なお、既設杭に鉄筋が埋設されている場合でも同様である。そして、既設杭のうち切断された部位はハンマーグラブ等にてケーシング内から引き上げられて除去される。このように、ケーシングの回転力だけで既設杭を切断することができるから、油圧シリンダや油圧配管等を一切必要としないことになる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１，７に記載の発明によれば、ケーシングと既設杭との間に噛み込ませる杭カッターを用意するだけで、ケーシングの回転力を利用して既設杭を切断できるため、ケーシングの有効径が制約されることもなければ、油圧等を利用する必要もなく、きわめて簡単な構造のもとで所期の目的を達成することができて、設備の簡素化とともにコストダウンが図れる。
【００１７】
また、ケーシングに余分なものが付帯していないので、切断除去しようとする既設杭の上方側に地中梁や耐圧盤等が存在していても、ケーシングを交換することなしに、地中梁や耐圧盤等の撤去に続いて、連続して既設杭の切断除去作業を行うことができ、きわめて効率的に作業を行える。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、杭カッターの一部にカッタービットを設けてあるため、既設杭に対する杭カッターの噛み込みが確実なものとなり、既設杭の切断がより確実に行われてその信頼性が高くなる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、ケーシングの内周面に杭カッターの滑り止め手段を設けてあるため、ケーシングの回転力がより確実に杭カッターひいては既設杭に伝達されて、既設杭の切断が一段と確実に行われるようになる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げるのに先立って、杭カッターをケーシング内から引き上げるようにしたため、既設杭のうち切断された部位をケーシング内から引き上げる際に杭カッターと干渉することがなく、作業性が向上する。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、杭カッターのさらなる挿入をケーシングの圧入力にて行うようにしたため、杭カッターを自重落下させるだけの場合と比べて、杭カッターの挿入の信頼性が高くなる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、ケーシングに杭カッターに対する係止手段を設けてあるため、ケーシングの圧入力がより確実に杭カッターに伝達される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る既設杭の切断除去方法の基本原理を示す説明図。
【図２】（Ａ）は図１に示した杭カッターの正面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面説明図。
【図３】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）はケーシング圧入時の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭との相対位置関係を示す平面説明図。
【図４】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）はケーシングを一旦引き抜いた状態を示す説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭との相対位置関係を示す平面説明図。
【図５】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）は杭カッター投入時の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭および杭カッターとの相対位置関係を示す平面説明図。
【図６】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）は杭カッターの投入に続いてケーシングを回転させた時の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭および杭カッターとの相対位置関係を示す平面説明図。
【図７】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）は杭カッターを一段と圧入した時の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭および杭カッターとの相対位置関係を示す平面説明図。
【図８】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）はケーシングの回転による既設杭切断時の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭および杭カッターとの相対位置関係を示す平面説明図。
【図９】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）は杭カッター引き上げ時の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭との相対位置関係を示す平面説明図。
【図１０】既設杭除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図で、（Ａ）は切断後の既設杭引き上げ時の説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のケーシングと既設杭との相対位置関係を示す平面説明図。
【図１１】は既設杭の上方側に地中梁等の躯体が存在している場合の説明図で、（Ａ）は側面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は本発明に係る既設杭の切断除去方法の基本原理を示す説明図である。
【００２５】
同図に示すように、円柱状の既設杭（既存杭）１が地中に埋設されているものとすると、その既設杭１の外周側に当該既設杭１を囲繞または取り囲むようにケーシング（ケーシングチューブ）２を圧入する。そして、ケーシング２と既設杭１との間の空間に、平面視にて断面形状が略ウエッジ状をなす所定長さの杭カッター３を挿入して、両者間にその杭カッター３を噛み込ませ、特に既設杭１に対して後述するカッタービット６を食い込ませるものとする。これにより、ケーシング２と既設杭１との間に芯ずれが生じて互いに偏心状態となる。
【００２６】
杭カッター３は、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、長さがＨで且つ最大幅寸法をＷ２、最小幅寸法をＷ１として、その幅寸法を段階的に異ならせた所定厚みの複数枚の鋼板４，４‥同士を重ね合わせて溶接接合したものであって、結果として平面視での断面形状が略ウエッジ状をなしている。この杭カッター３のサイズは任意に設定可能であるが、ケーシング２の直径をφ２０００ｍｍとした場合、杭カッター３の幅寸法Ｄは例えば７００ｍｍ程度で、全長Ｈは５０００ｍｍ程度に設定される。なお、杭カッター３における最小幅寸法Ｗ１の部位をウエッジ刃先部３ｄと称し、最大幅寸法Ｗ２の部位をウエッジ大端部３ｅと称するものとする。
【００２７】
そして、杭カッター３の外周面３ａ側ではケーシング２の内周面の曲率とほぼ合致する円弧面としてある。そのために、重ね合わされる鋼板４，４‥同士の間に適宜スペーサが介装される。他方、杭カッター３の内周面３ｂは階段状の凹凸面としてあり、その部分のやや下端部寄りの位置にブラケット５を介して複数のカッタービット６を溶接固定してある。これらのカッタービット６は図１の状態にて既設杭１に対して積極的に食い込むようにその向きが調整される。
【００２８】
なお、図２から明らかなように、杭カッター３の下端部の内周面３ｂは地中への挿入容易性を考慮してテーパ面３ｃとしてある。また、杭カッター３の上端には吊り下げ支持部としてフック部７を設けてある。
【００２９】
図１の状態において、ケーシング２と杭カッター３との間に滑りがないとした場合、ケーシング２をケーシングドライバーにて時計回り方向に回転させると、杭カッター３はそのくさび効果のためにケーシング２とともに共回りして、ケーシング２と既設杭１との間にさらに噛み込もうとし、カッタービット６は既設杭１に対して一段と食い込むことになる。なお、ケーシング２および杭カッター３の時計回り方向の回転方向とは、杭カッター３のウエッジ大端部３ｅ側からウエッジ刃先部３ｄ側に向かう回転方向にほかならない。その結果、カッタービット６の食い込みによって、既設杭１のうちカッタービット６よりも上側の部分がそれより下側の残置部から捻り切られるようにして切断されることになる。切断された部分はハンマーグラブにてケーシング２内から引き上げられて除去される。
【００３０】
このような既設杭１の切断と引き上げとを繰り返し行うことで、深度の大きな既設杭１であっても、無理なく、しかも安全に除去することが可能となる。
【００３１】
図３以下の図面は上記杭カッター３を用いた既設杭１の切断除去のためのより具体的な手順を示す工程説明図である。
【００３２】
図３に示すように、地中に埋設された既設杭１の切断除去のための手段として、ケーシング２のほか、そのケーシングの圧入および回転のための駆動部であるケーシングドライバーとしての全旋回式オールケーシング掘削機（以下、単に掘削機と言う。）８と、図示外のクレーンから吊り下げ支持されたハンマーグラブ９とが予め用意される。なお、ケーシング２の直径は先に述べたように例えばφ２０００ｍｍで、長さは例えば６ｍ程度とする。
【００３３】
そして、掘削機８の油圧ジャッキ機能を使って、既設杭１の外周側に当該既設杭１を囲繞または取り囲むようにケーシング（ケーシングチューブ）２を圧入した上で、既設杭１の上端が露出するまでハンマーグラブ９にて掘削と排土を繰り返す。この場合の掘削面を符号Ｑで示す。また、図３の（Ｂ）から明らかなように、ケーシング２と既設杭１とが偏心していることが望ましい。
【００３４】
ここで、ケーシング２の内周面には滑り止め手段としての所定長さの角柱状の滑り止めバー１０が長手方向に沿って溶接固定されているとともに、その滑り止めバー１０の上端に近接して係止手段としての板状の圧入リブ１１が溶接固定されている。これらの滑り止めバー１０および圧入リブ１１の機能については後述する。
【００３５】
次に、図４に示すように、先のハンマーグラブ９での掘削によって既設杭１の上端が露出したならば、掘削機８の油圧ジャッキ機能を使ってケーシング２を一旦所定量、例えば３ｍ程度だけ引き抜いた上で、図５に示すように、ケーシング２と既設杭１との間の空間であって且つ既設杭１の軸心から最も遠い位置に図２に示した杭カッター３を挿入する。
【００３６】
より具体的には、図示外のクレーン等にて杭カッター３を吊り上げて、その杭カッター３の円弧状の外周面３ａをケーシング２の内周面に沿わせながら自重にて落下させて、ケーシング２と既設杭１との間の空間のうち最も広い箇所に投入または挿入する。この杭カッター３の挿入の容易性の観点から先に述べたようにケーシング２と既設杭１とが予め偏心していることが望ましく、自重落下させた杭カッター３は自立さえできていれば不完全挿入状態のままで良い。ただし、図５から明らかなように、杭カッター３の上端よりも上方に圧入リブ１１が位置していることが条件とされる。
【００３７】
続いて、図６に示すように、掘削機８の回転駆動力によりケーシング２を所定量だけ回転させて、そのケーシング２の内周の圧入リブ１１を杭カッター３の上に位置させる。このように圧入リブ１１が杭カッター３の上に位置したときに、ケーシング２の回転方向後方側において滑り止めバー１０が杭カッター３に近接していることが望ましい。
【００３８】
そして、図７に示すように、ケーシング２を図３に示した元の圧入位置に戻すべく、掘削機８の油圧ジャッキ機能にてケーシング２を圧入する。このケーシング２の圧入に伴い、圧入リブ１１が杭カッター３の上端に当接することから、ケーシング２の圧入力をもって杭カッター３が地中深く圧入される。この場合において、圧入された杭カッター３の上端が既設杭１の上端とほぼ同じ高さ位置にあることが望ましく、同時に杭カッター３と滑り止めバー１０とが上下方向（長手方向）でより大きくオーバーラップしていることが望ましい。
【００３９】
図７の状態から、掘削機８の回転駆動力によりケーシング２を時計回り方向にゆっくり回転させると、やがては図８に示すように、滑り止めバー１０が杭カッター３に当接することから、以降は杭カッター３がケーシング２の回転力を受けてそのケーシング２とともに共回りするようになる。つまり、滑り止めバー１０が杭カッター３に当接した以降はケーシング２との間での滑りが阻止される。
【００４０】
なおも杭カッター３がケーシング２とともに回転すると、杭カッター３はそのくさび効果のためにケーシング２と既設杭１との間にさらに噛み込もうとし、カッタービット６は既設杭１に対して一段と食い込むことになる。その結果、図１でも説明したように、カッタービット６の食い込みによって、既設杭１のうちカッタービット６よりも上の部分が切り離し部１ａとしてそれより下側の残置部１ｂから捻り切られるようにして切断されることになる。これは、既設杭１に鉄筋が埋設されている場合でも同様である。こうして既設杭１が切断された時点でケーシング２の回転を停止する。
【００４１】
図９は切断後の切り離し部１ａと残置部１ｂとの位置関係を示しており、同図の（Ａ），（Ｂ）から明らかなように両者は径方向でオフセットしている。この状態で、杭カッター３を一旦引き上げてケーシング２の上方空間から退避させ、代わって図１０に示すように、ハンマーグラブ９をケーシング２内に投入して、先に切断された切り離し部１ａを掴んだ上で引き上げてケーシング２内から除去する。
【００４２】
この後、図３以降の手順をｎ回繰り返すことで、たとえ深度の大きな既設杭１であっても、所定長さに切断しつつ排除することで、安全性を確保しながら完全撤去することが可能となる。なお、図３以降の手順を何回か繰り返すことで、既設杭１の深度が徐々に大きくなるが、その深度に応じてケーシング１の継ぎ足しが行われる。
【００４３】
ここで、杭カッター３の圧入量を変えることで既設杭１の切断位置を容易に変更できることは上記の説明から明らかである。既設杭１の直径やハンマーグラブ９の能力等にもよるが、一般的には切り離し部１ａの長さとして２〜３ｍ程度に切断することが望ましい。
【００４４】
このように本実施の形態によれば、油圧配管の付帯が必須とれる油圧機器を使用せずに、きわめて簡単な構造のもとで、且つ安全に所期の目的を達成することが可能となる。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、例えば図１１に示すように、切断除去しようとする既設杭１の上方側に躯体である地中梁２０やフーチング２１あるいは耐圧盤２２等が存在している場合に、ケーシング２にはわずかに圧入リブ１１と滑り止めバー１０が付帯しているだけであるから、ケーシング２を交換することなしに、地中梁２０や耐圧盤２２等の撤去に続いて連続して既設杭１の切断除去作業を行うことができる。
【００４６】
この点、先に説明した特許文献１，２に記載の技術では、ケーシングそのものが既設杭の撤去に専用化されているので、別のケーシングで躯体を撤去したならば、一旦埋め戻し、ケーシングを既設杭の撤去用のものに交換した上で既設杭の撤去のための施工を行う必要がある。
【００４７】
したがって、ケーシングを交換する必要のない本実施の形態では、地中梁２０等の躯体の撤去に続いて既設杭１の撤去を連続して行うことができるから、きわめて効率的に作業を行えることになる。
【符号の説明】
【００４８】
１…既設杭
１ａ…切り離し部
１ｂ…残置部
２…ケーシング
３…杭カッター
３ｄ…ウエッジ刃先部
３ｄ…ウエッジ大端部
６…カッタービット
８…全旋回式オールケーシング掘削機
９…ハンマーグラブ
１０…滑り止めバー（滑り止め手段）
１１…圧入リブ（係止手段）
【要約】
【課題】比較的簡単な構造のもとで、しかも安全に所期の目的を達成できるようにした既設杭の切断除去方法を提供する。
【解決手段】地中に埋設してある既設杭１の外周にケーシング２を圧入してその既設杭１をケーシング２にて囲繞する。既設杭１とケーシング２との間に断面形状が略ウエッジ状をなす杭カッター３を挿入して両者の間に噛み込ませる。杭カッター３には複数のカッタービットを設けてある。杭カッター３を噛み込ませた状態でケーシング２を回転させることにより、既設杭１の少なくとも上部を捻って切断する。既設杭１のうち切断された部位をケーシング２内からハンマーグラブで引き上げて除去する。
【選択図】図１【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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