(57)【要約】【課題】  製造が容易で、かつ、地山内への推進・埋設も容易である地中埋設用筒体と、その埋設方法を提供する。【解決手段】  地中支保工のアーチ部に埋設される筒体として、下フランジ部の溶接しない側の長さが上フランジ部の溶接しない側の長さよりも短い２本のＨ型鋼Ｈ１，Ｈ２のフランジ部をそれぞれ溶接して、角型管状の筒体部１６と腕部１７ａ〜１８ｂを構成するとともに、上記筒体部１６の両脇に、先端部にウォータージェット噴射装置のジェットノズル２１が取付けられ、上記筒体部１６側に排泥口１９ｓが形成された箱体から成る側壁部材１３，１４を進退自在に装着した地中埋設用筒体１０を用い、埋設時には、上記地中埋設用筒体１０前面の地山を掘削しながら、上記地中埋設用筒体１０と側壁部材１３，１４とを一体に地山内へ推進するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中構造体の延長方向に延長する複数の筒体を、上記地中構造体の延長方向を横断する断面形状に沿うように互いに連結させながら地山に挿入・埋設する地中埋設用筒体の埋設方法であって、少なくとも２本のＨ型鋼のフランジ部をそれぞれ連結して筒体部を構成し、この筒体部に掘削推進機を導入するとともに、上記Ｈ型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記Ｈ鋼の延長方向に延長し、前面にウォータージェット噴射装置を装着した進退自在な箱体から成る側壁部材を挿入して、上記筒体前面の地山を掘削するようにしたことを特徴とする地中埋設用筒体の埋設方法。
【請求項２】
上記箱体に代えて、少なくとも上記筒体の側面部を覆う側板と前面部を覆う推進板とを有する、上記Ｈ鋼の延長方向に延長する側壁部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の地中埋設用筒体の埋設方法。
【請求項３】
筒体の埋設時には、連結された側の側壁部材を引き抜いて新たな筒体部を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地中埋設用筒体の埋設方法。
【請求項４】
上記筒体の先端部に案内刃を取付けて、上記筒体を地山内へ推進するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法。
【請求項５】
上記ウォータージェット噴射装置を上記筒体の端部側に設けるとともに、このウォータージェット噴射装置と上記筒体部との間に、泥水の排出路を形成して、この排出路から、掘削した土砂を排出するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法。
【請求項６】
上記筒体部の前部のウェブ部を後退させるとともに、上記箱体の前面の少なくとも上記排出路が形成された部分を、フランジ部の端部と上記後退したウェブ部まで傾斜する傾斜面とし、掘削した土砂を上記排出路に導くようにしたことを特徴とする請求項５に記載の地中埋設用筒体の埋設方法。
【請求項７】
筒体の一方の端部のフランジ部先端に柱状あるいは筒状の係合部材を取付けるとともに、他方の端部のフランジ部先端に上記柱状あるいは筒状の部材を挿入するための中空部を有する案内部材を取付けて、隣接する一方の筒体の上記案内部材に他方の筒体の上記係合部材を挿入しながら推進させるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法。
【請求項８】
地中構造体の延長方向に延長する複数の筒体を、上記地中構造体の延長方向を横断する断面形状に沿うように互いに連結させながら地山に挿入・埋設して構築される地中構造体に使用される地中埋設用筒体であって、少なくとも２本のＨ型鋼のフランジ部をそれぞれ連結し、上記連結されたＨ型鋼のフランジ部の両端にそれぞれ連結部材を取付けるとともに、上記Ｈ型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記Ｈ鋼の延長方向に延長する着脱可能な箱体を装着して成ることを特徴とする地中埋設用筒体。
【請求項９】
少なくとも１本の、一方のフランジ部の長さが他方のフランジ部の長さよりも短いＨ鋼が連結されていることを特徴とする請求項８に記載の地中埋設用筒体。
【請求項１０】
少なくとも一方の端部のＨ鋼の、連結されていない側の上下のフランジ部の長さを異なる長さとしたことを特徴とする地中埋設用筒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、トンネルの掘削に先立って設置する支保工である先行支保工などのように、トンネル軸方向に延長する複数の筒体を互いに連結させながら地山に挿入・埋設して構築される地中構造体に使用される筒体とその埋設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トンネル坑口部や土被りが薄い場合における掘削・支保では、地山に扁平なアーチを構成する必要があることから、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、地山５０のトンネルの軸方向に、上記扁平なアーチ部に沿って、断面が台形状の鋼製の筒体５１とこの筒体５１の両側面の上端部及び下端部からそれぞれ突出する継手５２とを備えた複数の本の継手付き鋼管５３を互いに隣接させて推進・埋設して、先行支保工５４を構築する方法が行われている。上記筒体５１は、上部板５１ａとこの上部板５１ａよりも幅の狭い下部板５１ｂとを側板５１ｃ，５１ｃにより連結したもので、上記上部板５１ａの幅と上記下部板５の幅との比を変えることで、互いに隣接する継手付き鋼管５３，５３のなす角が上記アーチ部の曲率に対応するようにしている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】ＪＲ東日本パンフレット；「東北本線王子駅構内、首都高速道路新設他工事」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記方法では、４枚の鋼板の端部同士を溶接等で連結して台形状の断面を有する鋼製の筒体５１を作製しなければならないので、溶接作業が難しく作業効率が悪かった。また、上記筒体は長さ方向にも連結する必要があることから、溶接の工程が多くなってしまうといった問題点があった。
そこで、溶接の工程を少なくするため、長い筒体を準備してこれを溶接することも考えられるが、長尺状の鋼材を溶接すること自体が作業性が悪く、効率的ではない。
上記のような問題は、筒体の断面形状が矩形である場合にも発生するが、上記断面形状が台形の場合には、上記上部板５１ａ及び下部板５１ｂと側板５１ｃ，５１ｃとをそれぞれ所定の角度で溶接する必要があることから、断面形状が矩形である場合に比べて更に作業効率が悪くなる。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、製造が容易で、かつ、地山内への推進・埋設も容易である地中埋設用筒体と、その埋設方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の発明は、地中構造体の延長方向に延長する複数の筒体を、上記地中構造体の延長方向を横断する断面形状に沿うように互いに連結させながら地山に挿入・埋設する地中埋設用筒体の埋設方法において、少なくとも２本のＨ型鋼のフランジ部をそれぞれ連結して筒体部を構成し、この筒体部に掘削推進機を導入するとともに、上記Ｈ型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記Ｈ鋼の延長方向に延長し、前面にウォータージェット噴射装置を装着した進退自在な箱体から成る側壁部材を挿入して、上記筒体前面の地山を掘削するようにしたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記箱体に代えて、少なくとも上記筒体の側面部を覆う側板と前面部を覆う推進板とを有する、上記Ｈ鋼の延長方向に延長する側壁部材を用いたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、筒体の埋設時には、連結された側の側壁部材を引き抜いて新たな筒体部を形成することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記筒体の先端部に案内刃を取付けて、上記筒体を地山内へ推進するようにしたことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記ウォータージェット噴射装置を上記筒体の端部側に設けるとともに、このウォータージェット噴射装置と上記筒体部との間に、泥水の排出口を形成して、この排出口から、掘削した土砂を排出するようにしたことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、上記筒体部の前部のウェブ部を後退させるとともに、上記箱体の前面の少なくとも上記排出口が形成された部分を、フランジ部の端部と上記後退したウェブ部まで傾斜する傾斜面とし、掘削した土砂を上記排出口に導くようにしたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の地中埋設用筒体の埋設方法において、筒体の一方の端部のフランジ部先端に柱状あるいは筒状の係合部材を取付けるとともに、他方の端部のフランジ部先端に上記柱状あるいは筒状の部材を挿入するための中空部を有する案内部材を取付けて、隣接する一方の筒体の上記案内部材に他方の筒体の上記係合部材を挿入しながら推進させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項８に記載の発明は、地中構造体の延長方向に延長する複数の筒体を、上記地中構造体の延長方向を横断する断面形状に沿うように互いに連結させながら地山に挿入・埋設して構築される地中構造体に使用される地中埋設用筒体であって、少なくとも２本のＨ型鋼のフランジ部をそれぞれ連結し、上記連結されたＨ型鋼のフランジ部の両端にそれぞれ連結部材を取付けるとともに、上記Ｈ型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記Ｈ鋼の延長方向に延長する着脱可能な箱体を装着して成ることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の地中埋設用筒体において、少なくとも１本の、一方のフランジ部の長さが他方のフランジ部の長さよりも短いＨ鋼が連結されているものである。
請求項１０に記載の地中埋設用筒体は、請求項８に記載の地中埋設用筒体において、少なくとも一方の端部のＨ鋼の、連結されていない側の上下のフランジ部の長さを異なる長さとしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、地中埋設用筒体を埋設する際に、少なくとも２本のＨ型鋼のフランジ部をそれぞれ連結して筒体部を構成し、この筒体部に掘削推進機を導入するとともに、上記Ｈ型鋼の両端のフランジ部とウェブ部とに囲まれた部分に、上記Ｈ鋼の延長方向に延長し、前面にウォータージェット噴射装置を装着した進退自在な箱体を取付けて上記筒体前面の地山を掘削するようにしたので、Ｈ型鋼の上下のフランジ部をそれぞれ溶接して作製される簡単な構成の筒体を容易に挿入・埋設することができる。
また、一方のフランジ部の長さが他方のフランジ部の長さよりも短いＨ鋼を連結したり、一方の端部のＨ鋼の、連結されていない側の上下のフランジ部の長さを異なる長さにしたりすることにより、連結される筒体同士の角度を調整できるので、様々な形状のアーチ部に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本最良の形態に係る地中埋設用筒体１０の基本構成を示す図で、（ａ）図は後述する側壁部材１３，１４及び案内刃１５を取付ける前の状態、（ｂ）図はセットした状態（推進時の状態）を示す。
この地中埋設用筒体１０は、２本のＨ型鋼Ｈ１，Ｈ２の上下のフランジ部１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂをそれぞれ溶接し、上記Ｈ型鋼Ｈ１のフランジ部１ａ，１ｂの溶接されていない側の端部に柱状あるいは筒状の係合部材１１ａ，１１ｂを取付け、上記Ｈ型鋼Ｈ２のフランジ部２ａ，２ｂの溶接されていない側の端部に上記係合部材１１ａ，１１ｂを挿入するための中空部を有する案内部材１２ａ，１２ｂを取付けるとともに、上記Ｈ型鋼Ｈ１のフランジ部１ａ，１ｂとウェブ部１ｃとに囲まれた空間と、上記Ｈ型鋼Ｈ２のフランジ部２ａ，２ｂとウェブ部２ｃとに囲まれた空間とに、それぞれ上記空間を埋めるように、箱体から成る側壁部材１３，１４を進退自在に装着したもので、上記地中埋設用筒体１０の先端部、すなわち、前面の外周部には、上記地中埋設用筒体１０を地山内へ推進するための、断面形状が上記地中埋設用筒体１０の進行方向に狭まる直角三角形の案内刃１５が取付けられている。
なお、以下において、上記Ｈ型鋼Ｈ１，Ｈ２のフランジ部１ａ，２ａの溶接部側、フランジ部１ｂ，２ｂの溶接部側、及び、ウェブ部１ｃ，２ｃで囲まれて成る角型管に相当する部分を筒体部１６と呼び、上記フランジ部１ａ，２ａの上記筒体部１６から推進方向に向かって左，右に突出している部分を上の腕部１７ａ，１８ａ、フランジ部１ｂ，２ｂの上記筒体部１６から突出している部分を下の腕部１７ｂ，１８ｂと呼ぶ。
【００１０】
なお、本例では、上記地中埋設用筒体１０を先行支保工の横断面のアーチ部に沿って埋設するため、図２（ａ）に示すように、上記地中埋設用筒体１０の下の腕部１７ｂ，１８ｂの長さを切断して上の腕部１７ａ，１８ａの長さよりも短くなるようにしている。これにより、図２（ｂ）に示すように、隣接する上記地中埋設用筒体１０，１０を所定の角度をもたせて連結させることができるので、所定の形状のアーチ部を有する先行支保工を構築することが可能となる。なお、同図では、連結状態を明確にするため、地中埋設用筒体１０，１０間の角度や係合部材１１ａ，１１ｂ及び案内部材１２ａ，１２ｂの大きさを大きく描いているため、側壁部材１３，１４間に大きな隙間があるように表現されているが、実際には、上記隙間は極めて少ないことはいうまでもない。
また、本例では、図３にも示すように、上記筒体部１６を構成するウェブ部１ｃ，２ｃの前面側（推進方向側）を所定の長さだけ切り取って筒体前面から後退させるとともに、上記側壁部材１３，１４の前面（推進面）１３ａ，１４ａをフランジ部の前面から上記ウェブ部先端まで傾斜する傾斜面とし、この傾斜面の端部側に複数のウォータージェット噴射装置２０のジェットノズル２１を取付けるとともに、このジェットノズル２１と上記筒体部１６との間に排泥口１９ｓを形成し、筒体部１６内に挿入された削孔推進機３０の掘削刃３１と上記ウォータージェット噴射装置２０により地山５０を掘削した際に生じる泥水を、上記排泥口１９ｓから上記側壁部材１３，１４内部に設けられた排泥通路１９に送り、これを図示しない排泥装置ににより、外部へ排出するようにしている。
なお、上記ジェットノズル２１は、上記側壁部材１３，１４内に配置される後続送水管２２に接続されており、この後続送水管２２は図示しない高圧水発生装置からの高圧ホースに接続されている。
【００１１】
次に、本発明による地中埋設用筒体１０を用いて、大断面を有するトンネルの先行支保工を構築する方法について説明する。
まず、地中埋設用筒体１０の筒体部１６内に地山５０を掘削する削孔推進機３０を導入するとともに、上記筒体部１６の両側に、ジェットノズル２１が装着された側壁部材１３，１４を挿入し、削孔推進機３０の掘削刃３１を回転させるとともに、上記ジェットノズル２１から高圧のジェット水を噴出させながら、上記地中埋設用筒体１０の前面の地山５０を掘削しながら、上記地中埋設用筒体１０と削孔推進機３０と側壁部材１３，１４とを一体に地山５０内へ推進する。これにより、上記削孔推進機３０では掘削できなかった、側壁部材１３，１４前面地山５０も掘削することができるとともに、簡単な構成ではあるが、長い腕部１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを有する地中埋設用筒体１０を容易に地山５０内へ推進埋設することができる。
なお、本例では、上記側壁部材１３，１４は、後述するように、地中埋設用筒体１０の連結後には回収されるので、２本のＨ型鋼Ｈ１，Ｈ２を溶接した、約２本分大きさの地中埋設用筒体１０を地山５０内へ容易に推進・埋設することが可能となる。
また、上記地山５０を掘削した排土を含む泥水は、上記側壁部材１３，１４の排泥口１９ｓから図示しない排泥装置に連結された排泥通路１９に送られ、外部へ排出される。本例では、上記排泥口１９ｓが設けられた側壁部材１３，１４の推進面１３ａ，１４ａを奥側に傾斜する傾斜面とし、掘削した土砂を上記排泥口１９ｓに導くことができるようにしているので、効率的に排土を行うことができる。
また、ジェットノズル２１からの高圧ジェット水は、上記案内刃１５と掘削刃３１の外周部との間の狭い領域に集中して噴出されるので、地山５０を効率的に掘削できるとともに、余掘りによる空隙ができにくく、ジェット水の水も拡散しないため、地盤の弱体化を防止することができる。
【００１２】
１本の地中埋設用筒体１０の埋設が完了すると、上記地中埋設用筒体１０の筒体部１６内から、削孔推進機３０のみを回収する。そして、図４に示すように、上記地中埋設用筒体１０に隣接する地中埋設用筒体１０Ａを上記地山５０内に推進する。このとき、先に埋設した地中埋設用筒体１０の案内部材１２ａ，１２ｂの凹部に、次に埋設する地中埋設用筒体１０Ａの係合部材１１ａ，１１ａを挿入するようにして、上記地中埋設用筒体１０Ａを地山５０内に挿入する。本例では、図２（ａ）に示すように、上記地中埋設用筒体１０，１０Ａの下の腕部１７ｂ，１８ｂの長さを上の腕部１７ａ，１８ａの長さよりも短くしてあるので、、複数の上記地中埋設用筒体１０をトンネルのアーチ部となる所定の曲線上に配置することができる。
地中埋設用筒体１０に連結された地中埋設用筒体１０Ａの埋設が完了すると、上記地中埋設用筒体１０Ａの筒体部１６内から、削孔推進機３０を回収するとともに、地中埋設用筒体１０，１０Ａの連結部に挿入されている側壁部材１３，１４を後退させて回収しこれを後から挿入する地中埋設用筒体１０の側壁部材として再使用する。上記側壁部材１３，１４の回収後には、上記左，右の腕部１７ａ，１８ａ及び１７ｂ，１８ｂとウェッブ部１ｃ，２ｃで囲まれた新たな筒体部１６Ｓが形成される。
なお、地中埋設用筒体１０の埋設後には、上記筒体部１６，１６Ｓ内に固化材注入装置を導入して、上記地中埋設用筒体１０の上部側及び下部側の地山５０に地盤固化剤を注入し、上記地中埋設用筒体１０の上下の図示しない地盤を予め改良しておくことが望ましい。
【００１３】
このように、本最良の形態では、地中支保工のアーチ部に埋設される筒体として、下フランジ部１ｂ，２ｂの溶接しない側の長さが上下フランジ部１ａ，２ａの溶接しない側の長さよりも短い２本のＨ型鋼Ｈ１，Ｈ２のフランジ部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂをそれぞれ溶接して、角型管状の筒体部１６と腕部１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを構成するとともに、上記筒体部１６の両脇に、端部にウォータージェット噴射装置２０のジェットノズル２１が取付けられ、上記筒体部１６側に排泥口１９ｓが形成された箱体から成る側壁部材１３，１４を進退自在に装着した地中埋設用筒体１０を用い、埋設時には、上記地中埋設用筒体１０前面の地山５０を、上記筒体部１６内に導入された削孔推進機３０と上記ウォータージェット噴射装置２０により掘削しながら、上記地中埋設用筒体１０と削孔推進機３０と側壁部材１３，１４とを一体に地山５０内へ推進するようにしたので、上記Ｈ型鋼Ｈ１，Ｈ２を溶接して作製された、長い腕部１７ａ，１７ｂ及び腕部１８ａ，１８ｂを有する筒体を容易に地山５０内へ推進埋設することができる。
また、側壁部材１３，１４を進退自在に装着したので、地中埋設用筒体１０，１０の連結後には、上記側壁部材１３，１４を回収して再使用することができる。
【００１４】
なお、上記最良の形態では、地中支保工のアーチ部に対応するため、下フランジ部１ｂ，２ｂの溶接しない側の長さが上フランジ部１ａ，２ａの溶接しない側の長さよりも短い２本のＨ型鋼Ｈ１，Ｈ２のフランジ部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂをそれぞれ連結したが、図５に示すように、逆に、下フランジ部１ｂ，２ｂの溶接する側の長さを短くして連結し、筒体部１６Ｚの断面形状が略台形の地中埋設用筒体１０Ｚを構成してもよい。この場合には、側壁部材１３，１４を挿入する空間の断面形状が矩形となり、側壁部材１３，１４と上の腕部１７ａ，１８ａとの間に隙間は生じない。また、削孔推進機３０の導入においても、上記地中支保工のアーチ部の曲率は僅かなため、上記筒体部１６の断面形状が正方形や長方形でなくてもアーチ部の形状に対する影響はほとんどない。なお、上記隙間は掘削面全体から見れば微少なので、地中埋設用筒体１０の推進においてもは問題がない。
また、上記例では、箱体からなる側壁部材１３，１４を用いたが、地山５０が軟らかく推進が容易な場合には、図６（ａ），（ｂ）に示すように、箱体の推進面１３ａと側板１３ｂ，１３ｂのみから成る側壁部材１３Ａや、筒体部１６側の側板１３ｂを省略した側壁部材１３Ｂを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、複数本のＨ型鋼の上下のフランジ部をそれぞれ溶接して作製した地中埋設用筒体を容易に挿入・埋設することができるので、筒体の作製が容易になるとともに、様々な形状のアーチ部に対応することができるので、先行支保工などの地中構造体を効率よく構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の最良の形態に係る地中埋設用筒体の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の最良の形態に係る地中支保工のアーチ部に適用される地中埋設用筒体の一例を示す図である。
【図３】本最良の形態に係る地中埋設用筒体の先端部の構成を示す図である。
【図４】本最良の形態に係る地中埋設用筒体の埋設方法を示す図である。
【図５】本発明による地中埋設用筒体の他の構成を示す図である。
【図６】本発明による側壁部材の他の構成を示す図である。
【図７】従来の地中埋設用筒体を用いた地中支保工の構築方法を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
Ｈ１，Ｈ２  Ｈ型鋼、１ａ，２ａ  上フランジ部、１ｂ，２ｂ  下フランジ部、
１ｃ，２ｃ  ウェブ部、１０  地中埋設用筒体、１１ａ，１１ｂ  係合部材、
１２ａ，１２ｂ  案内部材、１３，１４  側壁部材、１５  案内刃、１６  筒体部、
１７ａ，１８ａ  上の腕部、１７ｂ，１８ｂ  下の腕部、１９  排泥通路、
１９ｓ  排泥口、２０  ウォータージェット噴射装置、２１  ジェットノズル、
２２  後続送水管、３０  削孔推進機、３１掘削刃。
【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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