(57)【要約】【課題】パイプルーフを構成する鋼管はもちろんのこと、継手部も地中にスムーズに推進でき、施工性の向上を図れるパイプルーフおよび掘削装置およびパイプルーフ工法を得る。【解決手段】鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法において使用するパイプルーフであって、前記パイプルーフは、並列させた２本の鋼管２の相互を対向面側でＨ形鋼４をつなぎ部材として一体的に連結し、鋼管２の他方の周面にフランジ端縁が結合するＨ鋼による雄継手７や雌継手８を設け、前記雄継手７と雌継手８とを結合して鋼管２を並列させ、地中に連続して挿入される複数のパイプルーフのうち最先端に位置するパイプルーフの、前記つなぎ材としてのＨ型鋼４および雄継手７や雌継手８としてのＨ鋼の先端をテーパー部に形成して刃口とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法において使用するパイプルーフであって、前記パイプルーフは、並列させた２本の鋼管の相互を対向面側でＨ形鋼をつなぎ部材として一体的に連結し、鋼管の他方の周面にフランジ端縁が結合するＨ鋼による雄継手や雌継手を設け、前記雄継手と雌継手とを結合して鋼管を並列させ、地中に連続して挿入される複数のパイプルーフのうち最先端に位置するパイプルーフの、前記つなぎ材としてのＨ型鋼および雄継手や雌継手としてのＨ鋼の先端をテーパー部に形成して刃口としたことを特徴とするパイプルーフ。
【請求項２】
前記パイプルーフの刃口に、つなぎ部材としてのＨ型鋼や雄継手や雌継手としてのＨ鋼の先端開口を塞ぐ塞ぎ板を取り付けたことを特徴とする請求項１記載のパイプルーフ。
【請求項３】
鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法において使用する掘削装置であって、並列させた２本の鋼管をつなぎ部材で連結したパイプルーフの、前記鋼管内に挿入される２連の掘削軸と、この掘削軸の先端に取り付けられ鋼管径よりも大きい径の掘削ヘッドとを備えることを特徴とする掘削装置。
【請求項４】
鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法において、パイプルーフは、並列させた２本の鋼管の相互を対向面側でＨ形鋼をつなぎ部材として一体的に連結し、鋼管の他方の周面にフランジ端縁が結合するＨ鋼による雄継手や雌継手を設け、前記雄継手と雌継手とを結合して鋼管を並列させ、地中に連続して縦列に挿入される複数のパイプルーフのうち最先端に位置するパイプルーフは、前記つなぎ材としてのＨ型鋼および雄継手や雌継手としてのＨ鋼の先端をテーパー部に形成して刃口としたものを使用し、掘削装置の１本〜複数本の掘削軸を前記２本の鋼管内にそれぞれ挿入し、掘削ヘッドを最先端の鋼管の先端から突出させ掘削ヘッドで掘削し鋼管を掘進させると同時に前記刃口でつなぎ材および雄継手と雌継手との部分を地中に押し込むようにして前進させることを特徴とするパイプルーフ工法。
【請求項５】
前記最先端に位置する連結管には、鋼管、つなぎ部材および雄継手と雌継手と、周囲の地山との間に注入する滑材の吐出口を設け、パイプルーフと地山との間に滑材を充填することを特徴とした請求項４に記載のパイプルーフ工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中壁、補強体、止水体等の地下構造物を構築するパイプルーフおよび掘削装置およびパイプルーフ工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パイプルーフ工法は、周知のように土かぶりが浅く、上部に構造物がある場合や軟弱地質の箇所で支保工の外周をボーリングして、鋼管の８５〜２００ｍｍ程度を挿入し、パイプの列によるルーフを形成させ、掘削と同時にパイプを支保工で支持しながら掘削する工法であり、先に埋設した鋼管の継手と他の鋼管の継手とを接続して推進する作業を繰り返すことでパイプルーフを構築する。
【０００３】
すなわち、外周の予め設定された位置に長手方向の全長にわたって雄雌嵌合の継手部を設けた鋼管をセミシールド工法を採用して地中に推進して埋設するものであり、鋼管の発進側に推力を発生する元押し装置を設置し、先頭に地山を掘削する掘進機を配置して推進し、さらに、掘進機に鋼管を後続させて推進することで、この鋼管を地中に埋設している。そして、既に埋設された鋼管に隣接させて他の鋼管を配置し、既に埋設された鋼管の継手と他の鋼管の継手を接続して推進する作業を繰り返す。
【０００４】
この場合、構築すべきトンネルなどの地下構造物が大きいときは、１本の鋼管を推進する毎に該鋼管の後部に新たな鋼管を溶接して順次推進して発進側から到達側まで見かけ上１本の鋼管を埋設し、さらに、前記鋼管に隣接させて他の鋼管を配置して既に埋設された鋼管の継手と他の鋼管の継手とを接続して推進する作業を繰り返すことでパイプルーフを構築している。
【０００５】
ところで、パイプルーフを構築するための工期を短縮するため、少なくとも２本の鋼管を平行に配置して連結し、かつ、外周所定位置に全長にわたって継手部を設けた連結管を使用し、一度の推進作業で少なくとも２本の管を推進するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
これは、パイプルーフの構築方法として、構築すべきパイプルーフの基準となる位置に外周所定位置に全長にわたって継手部を設けた１本の基準管をセミシールド推進工法によって埋設し、少なくとも２本の管を連結し、かつ、外周所定位置に全長にわたって継手部を設けた連結管を発進側に配置するとともに該連結管の前端に連結管を構成する管に対応したトンネルを掘削する掘進装置を配置し、前記連結管の継手部を前記基準管に設けた継手部に係合させ、その後、前記連結管を構成する管に推力を付与して基準管にそって推進して埋設し、さらに、前記埋設された連結管の継手部に新たな連結管の継手部を係合させて推進して埋設するものである。
【０００７】
また、この構築方法で使用する連結管は、少なくとも２本の鋼管を所定の間隔を保持して平行に配置するとともに隣接する鋼管を接続部材を介して溶接し、さらに連結した鋼管の連結方向一方側の端部に位置する鋼管には全長にわたって雌継手を設け、他方側の端部に位置する鋼管には全長にわたって雄継手を設けたものである。
【０００８】
鋼管を掘進させる掘進装置としては、互いに屈折可能に構成されたシールド本体とテールシールドを有し、かつ、シールド本体の先端に地山を掘削するカッターヘッドを設けるとともに、テールシールドの外周所定位置に隣接する他の掘進機と連結するための連結部を設けた掘進機を有し、前記掘進機を連結管を構成する鋼管の数と一致させて並列させるとともに互いに連結部を介して連結するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１８７５７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の掘進装置は、前記のようにシールド本体とテールシールドとを複数のジャッキによって接続するとともにシールド本体の先端にカッターヘッドを設けた公知の掘進機の複数を平行に配列し連結するものであり、パイプルーフを構成する連結管はこの掘進装置の後方に接続され、元押し装置のジャッキによって推進される。このように連結管は掘進機とは別体のものとして構成されているため、推進装置から得られる推力が連結管の箇所、特に鋼管の継手部の箇所で減衰する可能性がある。
【００１１】
また、カッターヘッドの径も鋼管の径に等しいため、鋼管がスムーズに掘進されにくいことも考えられる。
【００１２】
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、パイプルーフを構成する鋼管はもちろんのこと、継手部も地中にスムーズに推進でき、施工性の向上を図れるパイプルーフおよび掘削装置およびパイプルーフ工法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、パイプルーフとして、鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法において使用するパイプルーフであって、前記パイプルーフは、並列させた２本の鋼管の相互を対向面側でＨ形鋼をつなぎ部材として一体的に連結し、鋼管の他方の周面にフランジ端縁が結合するＨ鋼による雄継手や雌継手を設け、前記雄継手と雌継手とを結合して鋼管を並列させ、地中に連続して挿入される複数のパイプルーフのうち最先端に位置するパイプルーフの、前記つなぎ材としてのＨ型鋼および雄継手や雌継手としてのＨ鋼の先端をテーパー部に形成して刃口としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１記載の本発明によれば、鋼管相互のつなぎ部材や継手を構成するＨ型鋼やＨ鋼の先端をテーパー部に形成して刃口とすることで、推進装置からの推力が先端の刃口の箇所に伝達されたとき、推力が地山に有効に伝達されてパイプルーフの特につなぎ部や継手部の箇所での地中への埋設がスムーズになされる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記パイプルーフの刃口に、つなぎ部材としてのＨ型鋼や雄継手や雌継手としてのＨ鋼の先端開口を塞ぐ塞ぎ板を取り付けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の本発明によれば、塞ぎ板を設けることでパイプルーフの推進時につなぎ部材や継手部の内部に土砂が浸入することを防止できる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、掘削装置として、鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法において使用する掘削装置であって、並列させた２本の鋼管をつなぎ部材で連結したパイプルーフの、前記鋼管内に挿入される１本〜複数本の掘削軸と、この掘削軸の先端に取り付けられ鋼管径よりも大きい径の掘削ヘッドとを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、１本〜複数本の掘削軸で同時に掘削するから並列させた２本の鋼管を同時に推進でき、施工性が向上し工期を短縮できる。さらに、掘削軸先端の掘削ヘッドは鋼管径よりも大きいから、鋼管の周囲も同時に掘削でき、鋼管の推進が容易になるだけでなく、鋼管の周囲に配置するつなぎ部材や継手部の推進も容易になる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、工法として、鋼管を並列させて地山に挿入するパイプルーフ工法において、パイプルーフは、並列させた２本の鋼管の相互を対向面側でＨ形鋼をつなぎ部材として一体的に連結し、鋼管の他方の周面にフランジ端縁が結合するＨ鋼による雄継手や雌継手を設け、前記雄継手と雌継手とを結合して鋼管を並列させ、地中に連続して縦列に挿入される複数のパイプルーフのうち最先端に位置するパイプルーフは、前記つなぎ材としてのＨ型鋼および雄継手や雌継手としてのＨ鋼の先端をテーパー部に形成して刃口としたものを使用し、掘削装置の２連の掘削軸を前記２本の鋼管内にそれぞれ挿入し、掘削ヘッドを最先端の鋼管の先端から突出させ掘削ヘッドで掘削し鋼管を掘進させると同時に前記刃口でつなぎ材および雄継手と雌継手との部分を地中に押し込むようにして前進させることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の本発明によれば、鋼管内に挿入した掘削軸で掘削しながらつなぎ材や継手の先端を刃口として鋼管およびつなぎ材と継手とを前進させるから、鋼管やつなぎ材および継手を掘進装置の一部として機能させることができ、効率よく鋼管やつなぎ材および継手を推進させて埋設できる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、前記最先端に位置する連結管には、鋼管、つなぎ部材および雄継手と雌継手と、周囲の地山との間に注入する滑材の吐出口を設け、パイプルーフと地山との間に滑材を充填することを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の本発明によれば、パイプルーフと周囲の地山との間には滑材が充填されるから、推進時の摩擦抵抗が軽減されて推力が上がる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明のパイプルーフの１実施形態を示す正面図、図２は本発明のパイプルーフで使用する鋼管を連結した連結管の示す正面図で、本発明で使用する連結管１は図２に示すように並列させた２本の鋼管２の相互を各鋼管２の周面にフランジ端縁が結合するつなぎ部材としてＨ形鋼４でこのＨ形鋼４の幅分だけ間隔を存して一体的に連結し、また、かかる相互連結と反対側にはＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８を設けるようにした。
【００２４】
このＨ形鋼４は形鋼圧延によるものでも、また適宜溶接により工場等で独自に組み立てたものでもよい。形鋼圧延を利用する場合はフランジ４ａの左右端縁を鋼管周面に溶接することになり、これら平行するフランジ４ａと鋼管２、２とで四方を囲んだ密閉空間５を形成する。図中４ｂはウエブである。
【００２５】
前記Ｈ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８は鋼管２の相互のつなぎ部材と同じく、横断面形がＨ形のものとしてフランジ７ａ、８ａとウエブ７ｂ、８ｂの組み合わせからなり、フランジ７ａ、８ａの端縁が鋼管２の周面に結合するものである。Ｈ鋼雄継手７はＨ鋼雌継手８に対して多少小振りなものとする。そして、前記Ｈ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８と鋼管２とで囲まれた密閉空間５を形成する。
【００２６】
Ｈ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８との嵌合は、図４、図５に示すようにＨ鋼雌継手８のフランジ８ａ間にＨ鋼雄継手７のフランジ７ａが入り込み、さらにフランジ７ａの先端はＨ鋼雌継手８のウエブ８ｂに近接する。
【００２７】
かかる連結管１の製作は工場加工材で行なうことで、精度よく連結され、施工精度に優れ、少ない材料で曲げ剛性を発揮できる。
【００２８】
図１は本発明の連結管１をもって全体がロ字形になるように組み合わせて構築したパイプルーフを示すものであるが、コーナー部を形成する連結管１は、図３に示すように一方のＨ鋼雄継手７またはＨ鋼雌継手８はＨ鋼のつなぎ部材であるＨ形鋼に対して約９０°の角度をもって突出させた。
【００２９】
また、最初の連結管１の挿入開始時からＨ鋼雌継手８の方向にのみ次ぎの連結管１を順次挿入して接続していく場合は図２に示した連結管１のように一方にＨ鋼雄継手７が、他方にＨ鋼雌継手８が設けられるタイプのもので問題はないが、Ｈ鋼雄継手７の方向へ接続する施工の場合、例えば、ロ字形の真中から両側に開始するなどの場合は、Ｈ鋼雌継手８の塞ぎ板１０の挿入が可能なように、先行するＨ鋼雌継手８に切り込みを形成しておくか、最初に挿入する連結管１のみ両側の継手をともにＨ鋼雄継手７にして置く必要がある。
【００３０】
なお、配列は図示のものに限定されず、横一文字や、矩形、さらには円弧（ドーム形）など種々の対応が可能である。
【００３１】
かかる構成の連結管１の複数本を長手方向および幅方向に連結してパイプルーフを構成するが、最先端に位置する連結管１のつなぎ材であるＨ形鋼４およびＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８の先端を図５に示すように先細のテーパー面に形成して刃口９とする。
【００３２】
そして、図５、図６に示すようにＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８と鋼管２とで囲まれて形成された密閉空間５の開口端を土砂浸入防止のための塞ぎ板１０で閉塞する。
【００３３】
また、前記Ｈ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８およびＨ型鋼４は、最先端に配置される連結管１の先端部位を除いて、図９に示すように前後の鋼管２との接合部位において、鋼管２相互の接合作業に支障をきたすことのないよう、鋼管２端部にまで達しないよう鋼管２の全長よりも短尺に形成する。
【００３４】
図７、図８は連結管１を推進する掘削装置１１を示し、図６にも示すように先端に掘削ヘッド１３を備える１〜複数本（図示の例では２連）の掘削軸１２を設けた掘削機を発進側に配置するとともに、鋼管２を推進するためのジャッキ１４を配設する。この場合、前記掘削ヘッド１３は鋼管２の内径よりも多少大きく形成し、鋼管２の周囲も掘削できるようにしておく。
【００３５】
次にかかる連結管１６および掘削装置を用いてパイプルーフを構築する方法を説明する。連結管１の掘進は、鋼管２の内部に掘削機の掘削軸１２を挿入し、先端の掘削ヘッド１３を鋼管２の先端から突出させ、この掘削ヘッド１３で地中を掘削し、ジャッキ１４で鋼管２を元押しして推進する。このとき、掘削ヘッド１３は鋼管２の内径よりも大きく形成してあるから、鋼管２の周囲も掘削され、つなぎ材であるＨ形鋼４およびＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８の一部前方までもが掘削され、Ｈ形鋼４およびＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８の推進も容易になる。
【００３６】
なお、掘削ヘッド１３にはこの掘削ヘッド１３の突出長を調整するための調整シリンダー（図示は省略した）を接続しておき、硬質地盤の場合は掘削ヘッド１３を押出して掘削が容易になるようにし、軟弱地盤の場合は前記とは反対に掘削ヘッド１３を引っ込めて施工する。
【００３７】
さらに、最先端に位置する連結管１のＨ形鋼４およびＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８の先端は、刃口９に形成してあるから、Ｈ形鋼４およびＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８の箇所の推進時の抵抗が低減し、押し込みがスムーズに行なわれ、推進がより容易となる。このとき、開口端には塞ぎ板１０が取り付けてあるから、密閉空間５内に掘削土砂が浸入することはない。
【００３８】
また、図１０、図１１に示すように連結管１の例えばつなぎ部材であるＨ形鋼４の内部に滑材注入用の配管としてのホース１６を配管し、Ｈ形鋼４の上部のフランジ４ａに調整弁を備えた吐出口１７を設け、ここから連結管１の外側に向けて滑材１８を吐出する。これにより、連結管１の推進時に周囲の地山との間に滑材１８が充填され、地山との摩擦抵抗が軽減されて推力の低下を防げる。
【００３９】
このようにして構築したパイプルーフは、隣接の連結管１同士がＨ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８との挿し込みによる嵌合で結合されるから、両Ｈ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８のフランジ７ａ、８ａ同士が長さ方向で摺接することになり、推進時の水平および垂直方向のズレに十分対応でき、また、推進時の抵抗を少なくできる。さらに、フランジ７ａ、８ａの端部が２箇所で鋼管２に接合されるから、剛性が増し、強度的にも信頼できるものである。また、施工前に２本の鋼管２とＨ型鋼４が溶接で繋がれているため、２本同時に打設することが可能になる。これにより、施工時間が大幅に短縮できるとともに、施工精度が向上する。
【００４０】
そして、前記のように連結管１同士の継手部をＨ鋼連結型としたから、Ｈ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８の連結部分に止水処理としてモルタルや薬液を注入する必要がなく、パテ、溶接などによることができるから、止水工が簡単で、よって、単純に止水処理剤の注入量を大幅に減らすことができ、止水処理剤（モルタルや薬液）の流出による汚染を縮小できる。
【００４１】
なお、Ｈ鋼雄継手７とＨ鋼雌継手８との接合部分に膨潤止水材を予め塗布しておくこともできる。この膨潤止水材には日本化学塗料株式会社の商品名パイプロックが好適であり、特許第１９６０２２３号にあるように、カルボキシメチルセルローズである電離性吸水ポリマー、硫酸アルミニウム、硫酸クロム、硫酸カルシウム、酸化カルシウム、クロムミヨウバン、水酸化カルシウムから選ばれる一種である多価金属化合物およびエチレン酢酸ビニル共重合体とクロロブレンゴムとの混合物であるエラストマーの有機溶剤溶液からなり、エラストマー１００重量部に対して、電離性吸水ポリマー１００〜４００重量部、多価金属化合物５〜５０重量部および有機溶剤３００〜５００重量部の割合からなる水膨張性塗料組成ものである。
【００４２】
さらに、連結管１の単位長さのものを長手方向に溶接して必要長さとする。この長手方向の連結に際し、鋼管２の端部近傍ではＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８およびＨ型鋼４は、鋼管２よりも短尺に形成してあるから、前後の鋼管２同士の端部での溶接作業を行なうとき、Ｈ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８およびＨ型鋼４が作業の邪魔になることはない。
【００４３】
なお、パイプルーフを順次挿入していった場合、到達側の先行する塞ぎ板１０にぶつかる部分ずつ押し込めなくなるので、塞ぎ板１０にぶつかる部分を溶断するか、またはボルトで取り外せるようにしておく。
【００４４】
そして、図４、図９に示すようにＨ鋼雄継手７、Ｈ鋼雌継手８およびＨ型鋼４が欠如している部分には、隣接同士の鋼管２の間に跨らせるようにして閉じ板１５の端部を溶接により接合し、鋼管２の間に生じている隙間をこの閉じ板１５により塞ぐ。
【００４５】
掘削ヘッド１３は最先端の連結管１が到達側に達したならば、掘削軸１２から外して撤去する。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のパイプルーフおよび掘削装置およびパイプルーフ工法は、パイプルーフを構成する鋼管はもちろんのこと、継手部も地中に推進させるときの抵抗を低減できてスムーズに推進でき、施工精度の向上を図れるとともに工期も短縮できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のパイプルーフの１実施形態を示す正面図である。
【図２】この発明のパイプルーフで使用する連結管の正面図である。
【図３】この発明のパイプルーフの実施形態を示すコーナー部で使用する連結管の正面図である。
【図４】この発明のパイプルーフの実施形態を示す継手部分の正面図である。
【図５】この発明のパイプルーフの実施形態を示す最先端部の連結管の正面図である。
【図６】この発明のパイプルーフの実施形態を示す最先端部の連結管の横断平面図である。
【図７】この発明の掘削装置の平面図である。
【図８】この発明の掘削装置の正面図である。
【図９】この発明のパイプルーフの実施形態を示す連結管の長手方向の接合部を示す平面図である。
【図１０】この発明のパイプルーフ工法の実施形態を示す滑材充填状態の正面図である。
【図１１】この発明のパイプルーフ工法の実施形態を示す滑材充填状態の縦断側面図である。
【符号の説明】
１…連結管                      ２…鋼管
４…Ｈ形鋼                      ４ａ…フランジ
４ｂ…ウエブ                    ５…密閉空間
７…Ｈ鋼雄継手                  ８…Ｈ鋼雌継手
７ａ、８ａ…フランジ            ７ｂ、８ｂ…ウエブ
９…刃口                        １０…塞ぎ板
１１…掘削装置                  １２…掘削軸
１３…掘削ヘッド                １４…ジャッキ
１５…閉じ板                    １６…ホース
１７…吐出口                    １８…滑材
【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】
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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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