(57)【要約】【課題】  既製杭の頭部を切断するための既製杭周囲の地盤の掘削を簡易且つ低コストで、地盤を乱すことなく行う手段を提供する。【解決手段】  本既製杭切断用掘削オーガ１０は、鋼管杭１に外嵌可能な中空軸１１と、中心に中空軸１１と略同径の孔１５が穿設され、且つ該孔１５から径方向へ切断された円盤を、切断端１６を貫入方向へ所定ピッチで離間させて、中空軸１１先端近傍の外周に突設された掘削翼１２，１３とを具備してなる。本既製杭切断用掘削オーガ１０を鋼管杭１周囲に回転貫入し、無回転で引き抜くことにより鋼管杭１周囲の地盤を掘削する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既製杭を地盤の所定深度まで打ち込む杭打ち工程と、前記既製杭に外嵌可能な中空軸の外周に掘削翼が鉛直投影で略円盤状に突設されてなる掘削オーガを、前記既製杭に外嵌して回転させながら該掘削翼を略切断レベルまで地盤に貫入する貫入工程と、前記掘削オーガを地盤から無回転で引き抜いて前記既製杭の周囲を掘削する掘削工程と、掘削された既製杭の周囲に切断具を挿入して切断レベルで既製杭を切断する切断工程と、を含むことを特徴とする既製杭の打設方法。
【請求項２】
地盤に打ち込まれた既製杭の頭部を地表面下の切断レベルで切断するために、該既製杭周囲に回転貫入され、無回転で引き抜かれることにより既製杭周囲の地盤を掘削する掘削オーガであって、前記既製杭に外嵌可能な中空軸と、該中空軸先端近傍の外周に鉛直投影で略円盤状に突設された掘削翼と、を具備したことを特徴とする既製杭切断用掘削オーガ。
【請求項３】
地盤に打ち込まれた既製杭の頭部を地表面下の切断レベルで切断するために該既製杭周囲の地盤を掘削する掘削オーガであって、前記既製杭に外嵌可能な中空軸と、中心に中空軸と略同径の孔が穿設され、且つ該孔から径方向へ切断された円盤を、該切断端を貫入方向へ所定ピッチで離間させて、前記中空軸先端近傍の外周に突設された掘削翼と、を具備したことを特徴とする既製杭切断用掘削オーガ。
【請求項４】
前記掘削翼に、外周縁から上方へ突出する土受け部を形成したことを特徴とする請求項２又は３記載の既製杭切断用掘削オーガ。
【請求項５】
前記掘削翼は、上下２段に配設されたことを特徴とする請求項２又は３記載の既製杭切断用掘削オーガ。
【請求項６】
下段の掘削翼が上段の掘削翼より小径であることを特徴とする請求項５記載の既製杭切断用掘削オーガ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等の建築物を支持する既製杭の打設方法、及び地盤に打ち込んだ既製杭の頭部を切断するために既製杭の周囲を掘削する既製杭切断用掘削オーガに関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤において建築物の支持力を得るために、地下に存在する強固な支持層にまで杭を打設し、該杭によって建築物を支持する工法がある。このような杭には、鋼管杭のような既製の杭や、地盤を掘削してコンクリートを注入し、固化させる場所打ち杭等があるが、住宅等の比較的小規模な建築物の支持には、無排土且つ無振動で打ち込むことができる鋼管杭が多用されている。
【０００３】
既製杭は、所定長さの鋼管の先端に螺旋翼を設けた鋼管杭が一般的であり、鋼管杭の先端が支持層に到達するように地盤に打ち込むが、１本の鋼管の長さで足りない場合は鋼管を継ぎ足しながら打ち込む。例えば、支持層が深度１５ｍに存在し、長さ６ｍの鋼管杭を打ち込む場合には、３本の鋼管を継ぎ足して鋼管杭の先端が支持層に到達するまで打ち込んだ後、鋼管杭の頭部の余分な約３ｍ分を切断する。鋼管杭の上には住宅の基礎が施工され、該基礎は地盤を根切って配設されるので、鋼管杭の切断レベルは基礎の下面と一致し、地表面より下側となる。鋼管杭の切断はガスバーナーや鋼管カッター等の切断具で行われるが、該切断具を切断レベルまで挿入するためには、打ち込んだ鋼管杭の周囲の地盤を掘削する必要がある。このような鋼管杭周囲の掘削は、手作業で、或いは小型のバックホウ等の施工機械を用いて行っている。
【０００４】
他方、建築物の立て替え等により既設のコンクリート杭等を除去する際に、長尺のコンクリート杭等を途中で切断する場合がある。例えば、既設のコンクリート杭より大径のケーシングの下端に超高圧水の噴射ノズルを設けたケーシング掘進装置を用い、該ケーシングをコンクリート杭の周囲で回転させながら掘進させ、所定深度において超高圧水を噴射してコンクリート杭を切断する工法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００２−１３８４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鋼管杭の頭部を切断するための鋼管杭周囲の掘削を、小型のバックホウ等の施工機械を用いて行う場合には、その鋼管杭自体が邪魔となって作業性が悪いという問題がある。また、鋼管杭の打設作業を効率化するため、複数本の鋼管杭を地盤に打ち込んでから各鋼管杭周囲の掘削作業及び鋼管杭頭部の切断作業を行うところ、掘削作業を行う鋼管杭の周りには、切断前の他の鋼管杭の頭部が地盤から突出しているので、施工機械の取り回しも困難である。また、手作業では時間がかかり、作業効率がよくないという問題がある。
【０００７】
他方、前記ケーシング掘進装置は、主としてビル等を支持する長尺且つ大径のコンクリート杭を対象としており、また、既に地中に埋設されており、建築物の立て替え等により不要となった杭の撤去を目的とするものである。鋼管杭は、住宅等の比較的小規模の建築物の支持に多用されるものであり、宅地等に、前記ケーシング掘進装置や高圧水発生装置等のような大型の装置を搬入することは困難であり、施工コストも高くなる。また、鋼管杭を打設した後には基礎を施工して住宅を建築するので、大量の水を使用すれば地盤が乱れ、例えば打ち込んだ鋼管杭の周囲が軟弱化して支持力が低下したり、地表面が泥濘化するおそれがある。
【０００８】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、既製杭の頭部を切断するための既製杭周囲の地盤の掘削を簡易且つ低コストで、地盤を乱すことなく行う手段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】
【０００９】
本発明に係る既製杭の打設方法は、既製杭を地盤の所定深度まで打ち込む杭打ち工程と、前記既製杭に外嵌可能な中空軸の外周に掘削翼が鉛直投影で略円盤状に突設されてなる掘削オーガを、前記既製杭に外嵌して回転させながら該掘削翼を略切断レベルまで地盤に貫入する貫入工程と、前記掘削オーガを地盤から無回転で引き抜いて前記既製杭の周囲を掘削する掘削工程と、掘削された既製杭の周囲に切断具を挿入して切断レベルで既製杭を切断する切断工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る既製杭切断用掘削オーガは、地盤に打ち込まれた既製杭の頭部を地表面下の切断レベルで切断するために、該既製杭周囲に回転貫入され、無回転で引き抜かれることにより既製杭周囲の地盤を掘削する掘削オーガであって、前記既製杭に外嵌可能な中空軸と、該中空軸先端近傍の外周に鉛直投影で略円盤状に突設された掘削翼と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る既製杭切断用掘削オーガは、地盤に打ち込まれた既製杭の頭部を地表面下の切断レベルで切断するために該既製杭周囲の地盤を掘削する掘削オーガであって、前記既製杭に外嵌可能な中空軸と、中心に中空軸と略同径の孔が穿設され、且つ該孔から径方向へ切断された円盤を、該切断端を貫入方向へ所定ピッチで離間させて、前記中空軸先端近傍の外周に突設された掘削翼と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記既製杭切断用掘削オーガにおいて、前記掘削翼に、外周縁から上方へ突出する土受け部を形成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記既製杭切断用掘削オーガにおいて、前記掘削翼は上下２段に配設されたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記既製杭切断用掘削オーガにおいて、下段の掘削翼が上段の掘削翼より小径であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る既製杭の打設方法によれば、地盤に打ち込んだ既製杭に掘削オーガを外嵌して回転させながら掘削翼を略切断レベルまで地盤に貫入し、無回転で引き抜くことにより既製杭の周囲を掘削するので、既製杭の頭部を切断するための既製杭周囲の地盤の掘削を簡易且つ低コストで行うことができ、既製杭周囲の地盤を乱すこともない。
【００１６】
また、本発明に係る既製杭切断用掘削オーガによれば、既製杭に外嵌可能な中空軸の先端近傍の外周に、掘削翼を鉛直投影で略円盤状に突設することにより、中空軸を既製杭に外嵌して掘削翼を既製杭周囲に回転貫入し、該中空軸を無回転で引き抜くことにより、掘削翼が既製杭周囲の地盤を掘削する。これにより、既製杭周囲の地盤を簡易に掘削することができる。
【００１７】
また、本発明に係る既製杭切断用掘削オーガによれば、中空軸先端近傍の外周に突設された掘削翼を、中心に中空軸と略同径の孔が穿設され、且つ該孔から径方向へ切断された円盤を、該切断端を貫入方向へ所定ピッチで離間させて形成したので、簡易な構成で既製杭周囲の土砂を確実に取り除くことができる掘削オーガを実現できる。
【００１８】
また、掘削翼を上下２段に構成したので、１枚の掘削翼が取り除く土砂の量を少なくして掘削翼への負荷を軽減するとともに掘削された土砂の崩れ落ちを防止できる。また、下段の掘削翼を上段の掘削翼より小径にしたので、地盤への貫入抵抗が少なくなって貫入が容易となる。また、掘削翼の外周縁から上方へ突出する土受け部を形成したので、掘削翼上で土砂が保持され易くなり、掘削された土砂の崩れ落ちを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態ついて詳細に説明する。
図１は、地盤に打設する既製杭の一例である鋼管杭１を示すものである。鋼管杭１は、図に示すように、鋼管杭本体２の先端部の外周に螺旋翼３が設けられてなり、地上に設置したアースオーガ等の杭打ち機により回転されながら地下の支持層まで圧入されるものであり、無排土且つ低振動で地中に埋設することができ、埋設後は螺旋翼３の鉛直方向の投影面積分だけ支持力が増加するという利点がある。このような鋼管杭１は、工場等で予め所定の長さに作製されたものを施工現場に搬入して打設されるが、支持層の深度が深い場合には、鋼管杭本体２を施工現場で溶接等して継ぎ足しながら地盤に打ち込まれる。
【００２０】
図２は、前記鋼管杭１を打設するための杭打ち機の一例を示すものであるが、杭打ち機４は、図に示すように、車両部５にオペレータが乗車して操作を行うための操作部６が設けられ、該車両部５からリーダー７を鉛直に支持する支持アーム８が延設され、該リーダー７にアースオーガ９が昇降自在に設けられてなる。前記鋼管杭１は、その基端がアースオーガ９にチャックされて回転されるとともにリーダー７がアースオーガ９を降下することにより、螺旋翼３で推進されながら地盤に打ち込まれる。なお、本実施の形態では既製杭として鋼管杭１を用いて杭打ち機４により地盤に打ち込む場合を例に説明しているが、該鋼管杭１及び杭打ち機４の構成は一例であり、本発明に係る既製杭の打設方法において、これらを任意の構成の既製杭及び杭打ち機に適宜変更できることは勿論である。
【００２１】
図３は、前記鋼管杭１を地盤に打ち込んだ後に周囲を掘削するための既製杭切断用掘削オーガ１０を示すものである。該既製杭切断用掘削オーガ１０は、前記杭打ち機４のアースオーガ９に取り付けられて回転及び上下動が可能となって、地盤に打ち込まれた鋼管杭１の頭部を地表面下の切断レベルで切断するために鋼管杭１の周囲の地盤を掘削するものである。図に示すように、既製杭切断用掘削オーガ１０は、前記鋼管杭１の鋼管杭本体２に外嵌可能な中空軸１１と、該中空軸１１の先端近傍の外周に突設された２つの掘削翼１２，１３とを具備してなる。
【００２２】
中空軸１１は、円筒状の鋼管であり、その内径が前記鋼管杭本体２の外径に対して数ｃｍ程度大きいものが好ましい。径の異なる鋼管杭本体２を用いることが予定されている場合には、最大径の鋼管杭本体２に対して中空軸１１の内径を合わせるとよい。中空軸１１と鋼管杭本体２との隙間が大きいと掘削時に土砂が侵入することがあるが、多少の土砂の侵入は施工上問題とならない場合が多い。また、通常、鋼管杭１の切断レベルは地表面下の数十ｃｍ程度であり、切断する鋼管杭１の頭部は数ｍ程度なので、中空軸１１の軸方向の長さはこれらを考慮して数ｍ程度とすれば十分である。中空軸１１の基端には、前記杭打ち機４のアースオーガ９がチャックして回転を伝達するためのチャック部１４が設けられているが、該チャック部１４はアースオーガ９に合わせて公知且つ任意の形状を採用すればよい。
【００２３】
掘削翼１２，１３は、前記中空軸１１の先端付近の外周に上下２段に突設されている。掘削翼１２，１３は外径が異なるほかは同形状のものなので、掘削翼１２を例に説明する。掘削翼１２は、図４に示すように、鋼板をプレス成形してなる円盤であり、中心に前記中空軸１１と略同径の孔１５が穿設されており、該孔１５から径方向へ切断されて切断端１６が形成されている。該孔１５は中空軸１１を挿通するためのものであり、切断端１６は掘削翼１２を螺旋状に曲成するためのものである。また、掘削翼１２の外周縁は、図５に示すように、上方へ突出するように折り曲げられて土受け部１７が形成されており、該土受け部１７により掘削翼１２上の土砂が滑落するのを防止するようになっている。このような掘削翼１２は、その切断端１５を、図３に示すように、貫入方向、即ち中空軸１１の軸線方向へ所定ピッチで離間させるように曲成して中空軸１１の外周に溶接等により固定されて、螺旋状に１回転しながら径方向外側へ突出している。該所定ピッチは１回転当りの貫入量を考慮して適宜設定し、掘削翼１２の外径は鋼管杭１の周囲の掘削範囲を考慮して設定するが、例えば、ガスバーナーや鋼管カッター等の切断具を挿入するためには、鋼管杭１の周囲を数十ｃｍ程度掘削するのが好ましい。なお、本実施の形態では、土受け部１７は、掘削翼１２の外周縁を上方へ折り曲げて形成したが、外周縁に帯状の鋼材を溶接固定することにより形成してもよい。
【００２４】
掘削翼１３は、前記掘削翼１２と略同形状なので図示して説明しないが、図３に示すように、中空軸１１の軸線方向の上下２段に突設される掘削翼１２，１３のうち下段となる掘削翼１２の外径ｒ１は上段の掘削翼１３の外径ｒ２より若干小さくされており、地盤に貫入し始める際の抵抗を少なくして既製杭切断用掘削オーガ１０の地盤への貫入を容易にしている。なお、本実施の形態では掘削翼１２，１３を上下２段に配置したが、例えば、鋼管杭１の切断レベルが比較的浅く、鋼管杭１の周囲の掘削が浅くても十分な場合は掘削翼を１段としてもよい。また、本既製杭切断用掘削オーガ１０の掘削翼１２，１３を螺旋状としているのは回転により地盤に貫入させるためであり、中空軸１１を回転させながら掘削翼１２，１３により掘削土を排出するためではないので、掘削翼１２，１３を螺旋状に連続させる必要はない。したがって、掘削翼１２，１３を各々独立にプレス成形して中空軸１１に溶接等により固定することができ、簡易且つ低コストに既製杭切断用掘削オーガ１０を作製できる。また、本実施の形態では各掘削翼１２，１３を円盤状のものとしたが、本発明に係る既製杭の打設方法で用いる掘削オーガでは、中空軸１１の外周に掘削翼が鉛直投影で略円盤状に突設されていれば、掘削翼自体が円盤状でなくてもよい。例えば、図６，７に示すように、円盤を４等分した掘削翼１８を、所定ピッチで傾斜させながら鉛直投影で略円盤状となるように中空軸１１の外周に突設してもよい。なお、図には詳細に示していないが、各掘削翼１８の外周縁に前記土受け部１７と同様の土受け部を設ければ、掘削翼１８上の土砂が滑落するのを防止でき、下段の各掘削翼１８の外径を小さくすれば、前述と同様に地盤への貫入抵抗が軽減できる。
【００２５】
以下、前記杭打ち機４及び既製杭切断用掘削オーガ１０を用いた既製杭の打設方法について説明する。
まず、鋼管杭１を打込む敷地において、例えば標準貫入試験等の地盤調査を行い鋼管杭１を支持する支持層の深度を予測し、住宅等の建築物を支持するために必要な鋼管杭１の本数及び配置を決定する。その後、敷地において鋼管杭１の杭芯位置を決めて打設する。本既製杭の打設方法は、鋼管杭１を地盤の所定深度まで打ち込む杭打ち工程と、既製杭切断用掘削オーガ１０を地盤に貫入する貫入工程と、該既製杭切断用掘削オーガ１０を地盤から無回転で引き抜いて鋼管杭１の周囲を掘削する掘削工程と、鋼管杭１を切断する切断工程とからなる。
【００２６】
〔杭打ち工程〕
前述したように、鋼管杭１は工場等で作製されており、該鋼管杭１を施工現場へ搬入して杭打ち機４を用いて地盤に打ち込む。詳細には、図２に示すように、鋼管杭１の基端を杭打ち機４のアースオーガ９に接続し、鋼管杭１の先端を地盤上の杭芯位置に位置合わせし、アースオーガ９を回転するとともにリーダ７に沿って降下させ、鋼管杭１を回転させながら地盤に貫入していく。鋼管杭１は、その先端が支持層に到達するまで地盤に貫入するが、支持層が鋼管杭１の長さより深い位置にある場合には、鋼管杭１を基端付近まで貫入すればアースオーガ９を一旦停止して該鋼管杭１から外し、該鋼管杭１の基端に新たに鋼管杭本体２を溶接等により継合し、その鋼管杭本体２の基端にアースオーガ９を接続して、同様に地盤に貫入する。鋼管杭１の先端が支持層に到達すればアースオーガ９を停止して打ち込みを終了する。打ち込みが終わった状態で、図８に示すように、余分な長さである鋼管杭１の頭部１ａは地上に突出した状態となっている。なお、この鋼管杭１の打ち込み方法は一例であり、他の公知且つ任意の打ち込み方法を用いることができる。また、鋼管杭１を１本打ち込んだ後、次の貫入工程を行ってもよいが、杭打ち機４を大幅に移動する必要がない範囲で複数本の鋼管杭１を打ち込んでから次の貫入工程を行うと作業効率がよいので好ましい。
【００２７】
〔貫入工程〕
次に、前記既製杭切断用掘削オーガ１０を鋼管杭１に外嵌して回転させながら略切断レベルまで貫入する。詳細には、杭打ち機４のアースオーガ９に既製杭切断用掘削オーガ１０の中空軸１１を接続し、リーダ７に沿ってアースオーガ９を降下させて中空軸１１を前記鋼管杭１の頭部１ａに外嵌する。中空軸１１の先端が地表面に達すれば、アースオーガ９を作動させて中空軸１１を回転し、図９に示すように、掘削翼１２，１３を地盤へ貫入する。鋼管杭１の切断レベルＬは、地表面下の３０〜５０ｃｍ程度が通常であり、下段の掘削翼１２が少なくとも該切断レベルＬに至るまで貫入する。
【００２８】
〔掘削工程〕
掘削翼１２が切断レベルに至るまで既製杭切断用掘削オーガ１０を地盤に貫入した後、アースオーガ９を停止してリーダ７に沿って上昇させ、既製杭切断用掘削オーガ１０を無回転で地盤から引き抜く。図１０に示すように、既製杭切断用掘削オーガ１０が無回転で引き上げられることにより、掘削翼１２，１３が貫入していた鋼管杭１周囲の土砂は、掘削翼１２，１３上に載った状態で地盤から削り取られる。掘削翼１２，１３が上下２段に配設されることにより、掘削翼１枚当たりが削り取る土砂の量が少なくなり、中空軸１１を引き抜く際の掘削翼１２，１３の負担が軽減して変形等が起こり難くなるとともに、掘削翼１２，１３上から土砂が崩れ落ちることも軽減される。さらに、図５に示したように掘削翼１２の外周縁には土受け部１７が形成されており、図示していないが掘削翼１３の外周縁にも同様に土受け部が形成されているので、掘削翼１２，１３上の土砂が崩れ落ちることが一層防止され、鋼管杭１周囲の土砂を確実に削除することができる。１本の鋼管杭１に対して貫入工程及び掘削工程を行った後、次の切断工程を行ってもよいが、前述したように、杭打ち機４を大幅に移動する必要がない範囲で打ち込まれた複数本の鋼管杭１に対して貫入工程及び掘削工程を行ってから次の切断工程を行うと、切断工程では杭打ち機４を使用しないので、該杭打ち機４を別の範囲の杭打ち工程に使用することができ、作業効率が向上する。
【００２９】
〔切断工程〕
前記掘削工程により掘削された鋼管杭１の周囲にガスバーナーや鋼管カッター等の切断具を挿入し、図１１に示すように、切断レベルで余分な鋼管杭１の頭部１ａを切断する。この鋼管杭１の切断方法は、公知且つ任意の方法を用いることができる。これを繰り返して、敷地内に複数本の鋼管杭１が所定の配置で打設する。また、鋼管杭１を切断した後、鋼管杭１の基端にはカバーを配設し、必要であれば鋼管杭１周囲の地盤を整えて、住宅の基礎等を施工する。
【００３０】
このように、本既製杭の打設方法によれば、既製杭切断用掘削オーガ１０を用いて余分な鋼管杭１の頭部１ａを切断するための鋼管杭１周囲の地盤の掘削を簡易に行うことができる。また、既製杭切断用掘削オーガ１０は鋼管杭１を打ち込む杭打ち機４で地盤に貫入して引き抜くことができるので専用の重機等が不要であり、また、杭打ち機４を使用する杭打ち工程、貫入工程、及び掘削工程を複数本の鋼管杭１に対してまとめて施工し、それらの切断工程を行いながら別の範囲で該杭打ち機４を使用して杭打ち工程、貫入工程、及び掘削工程を行うことにより作業効率が向上し、これらにより低コストで鋼管杭１が打設できる。さらに、鋼管杭１周囲の掘削や切断に水等を使用しないので地盤を乱すこともない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】鋼管杭１の概略構成を示す正面図である。
【図２】杭打ち機４の概略構成を示す正面図である。
【図３】既製杭切断用掘削オーガ１０の構成を示す正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図６】他の形状の掘削翼１８を示す正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】杭打ち工程を説明するための模式図である。
【図９】貫入工程を説明するための模式図である。
【図１０】掘削工程を説明するための模式図である。
【図１１】切断工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  鋼管杭（既製杭）
１ａ  頭部
４  杭打ち機
１０  既製杭切断用掘削オーガ
１１  中空軸
１２，１３，１８  掘削翼
１７  土受け部
【図１】
2005344354.tif 000003
【図２】
2005344354.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005344354.tif 000008
【図７】
2005344354.tif 000009
【図８】
2005344354.tif 000010
【図９】
2005344354.tif 000011
【図１０】
2005344354.tif 000012
【図１１】
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