(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親シールドから子シールドを発進させる親子シールドの掘進方法において、親シールドで組み立てた親機側セグメントと子機側セグメントを接続するための反力受け用異径接続セグメントを予め形成し、上記子シールドに上記子機側セグメントから反力を取るためのシールドジャッキを予め具備させると共に、該シールドジャッキの先端に上記親機側セグメントの前端に当てるためのアダプタを予め設け、親シールドで組み立てた親機側セグメントの最終端に、反力受け用異径接続セグメントを組み立て、該反力受け用異径接続セグメントに上記親機側セグメントとほぼ同じ形状の特殊セグメントを組み立て、該特殊セグメントを上記親シールドの親テールフレームに溶接固定した後、上記シールドジャッキを縮退させ、該シールドジャッキの先端から上記アダプタを取り外し、上記反力受け用異径接続セグメントに上記子機側セグメントを組み立て、該子機側セグメントで、反力を取りながら子シールドを発進させることを特徴とする親子シールドの掘進方法。
【請求項２】
エレクタに上記反力受け用異径接続セグメントを搬入し、その反力受け用異径接続セグメントを、親機側セグメントの最終端に連結して異径接続セグメントリングを組み立てた後、親シールドのシールドフレーム内で、子シールドのジャッキ近くまで、子機側セグメントを組み立て、その組み立てた子機側セグメントで反力を取りながら子シールドを発進させると共に順次子機側セグメントを組み立てる請求項１記載の親子シールドの掘進方法。
【請求項３】
エレクタに上記反力受け用異径接続セグメントを搬入し、その反力受け用異径接続セグメントを、親機側セグメントの最終端に連結して異径接続セグメントリングを組み立てた後、異径接続セグメントリングの前方に子シールド組立用スペースを確保すべく更に親シールドを掘進させ、子シールドを組み立てたのち、子シールドのジャッキ近くまで、子機側セグメントを組み立て、その組み立てた子機側セグメントで反力を取りながら子シールドを発進させる請求項１又は２記載の親子シールドの掘進方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親シールドから子シールドを発進させる親子シールドの掘進方法と、その親子シールドで組み立てるセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２２に示すように、親シールド５３から子シールド５４を発進させる場合、親シールド５３で坑内５５に組み立てた親機側セグメント１０に子シールド５４の反力を受けるための反力受部材５０を設け、この反力受部材５０で反力を取りながら子シールド５４を発進させている。
【０００３】
図２３及び図２４に示すように、反力受部材５０は、坑内側に突起して子機側セグメント１１の後端を受ける板からなり、反力受部材５０の裏側には反力受部材５０を後方から支える多数のリブ５１を設ける。反力受部材５０とリブ５１は、それぞれ親機側セグメント１０に強固に溶接されることにより、子シールド５４から受ける大きな力に耐えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、反力受部材５０と、多数のリブ５１を狭い坑内５５で溶接するものであるため、非常に作業性が悪く、狭い間隔でリブ５１を溶接しなくてはならない困難な工程が余分に必要になってしまうという課題がある。
【０００５】
また、作業性の悪い現地工事であるため、子機側セグメント１１を受ける面５２の面精度を確保することが難しく、子機側セグメント１１を密着させて良好に止水できないという課題がある。
【０００６】
そして、反力受部材５０を設けた後、子シールドのテール組立用スペースを確保するために子シールドを必要スペース分だけ発進させなくてはならず、途中まで発進した子シールドを固定し、テールを組み立てた後、再度発進しなくてはならないなど複雑な工程を必要とするという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、困難な工程を余分に増やすことなく容易に子シールドを発進できる親子シールドの掘進方法とその掘進方法で用いるセグメントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、親シールドから子シールドを発進させる親子シールドの掘進方法において、親シールドで組み立てた親機側セグメントと子機側セグメントを接続するための反力受け用異径接続セグメントを予め形成し、上記子シールドに上記子機側セグメントから反力を取るためのシールドジャッキを予め具備させると共に、該シールドジャッキの先端に上記親機側セグメントの前端に当てるためのアダプタを予め設け、親シールドで組み立てた親機側セグメントの最終端に、反力受け用異径接続セグメントを組み立て、該反力受け用異径接続セグメントに上記親機側セグメントとほぼ同じ形状の特殊セグメントを組み立て、該特殊セグメントを上記親シールドの親テールフレームに溶接固定した後、上記シールドジャッキを縮退させ、該シールドジャッキの先端から上記アダプタを取り外し、上記反力受け用異径接続セグメントに上記子機側セグメントを組み立て、該子機側セグメントで、反力を取りながら子シールドを発進させるものである。
【０００９】
また、エレクタに上記反力受け用異径接続セグメントを搬入し、その反力受け用異径接続セグメントを、親機側セグメントの最終端に連結して異径接続セグメントリングを組み立てた後、親シールドのシールドフレーム内で、子シールドのジャッキ近くまで、子機側セグメントを組み立て、その組み立てた子機側セグメントで反力を取りながら子シールドを発進させると共に順次子機側セグメントを組み立てるとよい。
【００１０】
またさらに、エレクタに上記反力受け用異径接続セグメントを搬入し、その反力受け用異径接続セグメントを、親機側セグメントの最終端に連結して異径接続セグメントリングを組み立てた後、異径接続セグメントリングの前方に子シールド組立用スペースを確保すべく更に親シールドを掘進させ、子シールドを組み立てたのち、子シールドのジャッキ近くまで、子機側セグメントを組み立て、その組み立てた子機側セグメントで反力を取りながら子シールドを発進させるとよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１及び図１５に示すように、親子シールド１は、大径の親シールド２と、親シールド２内に同心状に、かつ、分割可能に設けられ親シールド２より若干小径の子シールド３とからなる。
【００１６】
親シールド２は、厚肉のほぼ筒状に形成されている。
【００１７】
子シールド３は、前胴４と、前胴４の後端に屈曲可能に設けられた後胴５とからなり、親子一体に掘進する際には前胴４と、後胴５の一部のみが親シールド２内に配されている。
【００１８】
子シールド３は、前胴４に回転自在に設けられ掘進方向前端に位置するカッタ６と、カッタ６の後側に形成されるカッタ室７内の掘削土（図示せず）を取り込んで坑内８後方へ送るためのスクリューコンベア９と、親機側セグメント１０又は子機側セグメント１１を組み立てるためのエレクタ１２と、親機側セグメント１０又は子機側セグメント１１から反力を取るためのシールドジャッキ１３とを有する。
【００１９】
カッタ６は、カッタスポーク１４を径方向に伸縮させるためのスポーク伸縮ジャッキ（図示せず）を有し、親子一体に掘進する際には、カッタスポーク１４を伸ばしておいてカッタ６の外径を親シールド２の寸法に合わせると共に、子シールド３のみで掘進する際には、カッタスポーク１４を縮めてカッタ６の外径を子シールド３の寸法に合わせるようになっている。
【００２０】
スクリューコンベア９は、先端をカッタ室内７の下部に開口させると共に後端側を上げるように傾斜して設けられている。スクリューコンベア９の後端部には、土砂の搬送通路を開閉自在に閉じるためのスクリューゲート１５が設けられている。
【００２１】
エレクタ１２は、子シールド３の前胴４に図示しないフレーム材等を介して旋回自在に設けられた旋回リング１６と、旋回リング１６に設けられ親機側セグメント１０又は子機側セグメント１１を把持して所定の組み立て位置に移動させるための組立アーム１７とからなる。
【００２２】
組立アーム１７は、伸縮自在に形成されており、伸縮量を変えることで親機側セグメント１０のみならず子機側セグメント１１も組み立てられるようになっている。
【００２３】
シールドジャッキ１３は、子シールド３の後胴５に一体に設けられており、親子一体に掘進する際には先端に親機側セグメント１０の前端に当てるためのアダプタ１８を設け、そのアダプタ１８を親シールド２の親シールドフレーム１９に設けられたガイド２０で親子シールド１の長手方向に伸縮自在にガイドするようになっている。
【００２４】
また、親シールド２と子シールド３の間には、互いに軸方向に固定するための反力受ノックピン２１が径方向に複数個挿入固定されており、カッタ６前面から受ける力を親子一体で受けるようになっている。
【００２５】
親シールド２から子シールド３を発進させる場合、親シールド２で組み立てた親機側セグメント１０の最終端に、予め加工設備の整った工場（図示せず）で形成しておいた反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃを組み立てる。
【００２６】
図１及び図３に示すように、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、親シールド２で組み立てた親機側セグメント１０と子機側セグメント１１を接続するためのものであり、周方向の両端面が径方向に延びる通常タイプセグメント２２ａと、周方向の両端面が外周側へ向くようにハの字状に形成されたキータイプセグメント２２ｂと、通常タイプセグメント２２ａとキータイプセグメント２２ｂの間に位置されて両者を接続する接続タイプセグメント２２ｃとでリング状に組み立てられるようになっている（以下、セグメントをリング状に組み立てたものをセグメントリングという）。
【００２７】
図２に示すように、それぞれのタイプの反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、後端の端面外周部３８が最終端の親機側セグメントリング２３に連結され、前端の端面内周部３９が、構築する子機側セグメントリング２６と連結されるように形成されている。
【００２８】
さらに具体的には、図１及び図４〜図１４に示すように、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、それぞれ親機側セグメントリング２３の曲率と同じ曲率に形成された円弧状鋼鈑２４ａ，２４ｂ，２４ｃの後端内周に、親機側セグメントリング２３と連結する親側端面板２５ａ，２５ｂ，２５ｃを設け、円弧状鋼鈑２４ａ，２４ｂ，２４ｃの先端内周に、子機側セグメントリング２６と連結する子側端面板２７ａ，２７ｂ，２７ｃを設け、その両端面板２５，２７間を複数のテーパー状のリブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃで連結し、更に円弧状鋼鈑２４ａ，２４ｂ，２４ｃの円周方向両端に反力受け用異径接続セグメント２２同士を接続するための接続用端面板２９，３０を設けてなるものである。
【００２９】
親側端面板２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、内周側の端と外周側の端を親機側セグメント１０に合わせるように形成されており、凹凸なく親機側セグメント１０に接続されるようになっている。
【００３０】
子側端面板２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、外周側の端を親側端面板２５ａ，２５ｂ，２５ｃと同じ曲率に形成されると共に、内周側の端を子機側セグメント１１の内周側の端に合わせるように形成されており、親側端面板２５ａ，２５ｂ，２５ｃより径方向内側に延長するように形成されている。
【００３１】
また、子側端面板２７ａ，２７ｂ，２７ｃには、親機側セグメント１０とほぼ同じ形状の特殊セグメント３４をボルト締めするための外周側ボルト穴４３と、子機側セグメント１１をボルト締めするための内周側ボルト穴４４とが形成されている。
【００３２】
外周側ボルト穴４３は、子側端面板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの外周側に周方向にほぼ等ピッチになるように形成されている。
【００３３】
内周側ボルト穴４４は、子側端面板２７ａ，２７ｂ，２７ｃの内周側に、鉤部４２を避けるように外周側ボルト穴４３から周方向にずらしてほぼ等ピッチになるように形成されている。そしてこれにより、内周側ボルト穴４４を鉤部４２から周方向にずれた位置に形成することができ、鉤部４２の裏側（外周側）に隠すことなく、容易にボルト締めできるようになっている。
【００３４】
図２に示すように、リブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、子シールド３の推力を親機側セグメントリング２３と子機側セグメントリング２６の外径差の偏心量ｅ分の偏心荷重が作用しても耐力が許容応力内となるよう、板厚と形状を決定されている。そして具体的には、リブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、それぞれ径方向内側の端を周方向に折り曲げてなる鉤部４２を有し、断面Ｌ字状に形成されている。
【００３５】
また、それぞれのタイプの反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃには、裏込め材を注入するためのグラウト用ソケット３１と、ホイスト（図示せず）などで吊り下げるための吊手金具３２とが設けられている。
【００３６】
セグメント１０，１１，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ同士の連結は、端面板同士を重ね合わせてボルト締めするようになっている。
【００３７】
反力受け用異径接続セグメント２２の製造は、加工設備の整った工場で行うため、十分な加工精度のものを容易に製造することができる。
【００３８】
反力受け用異径接続セグメント２２の組み立ては、通常の親機側セグメント１０と同様にエレクタ１２を用いて行う。よって、親機側セグメント１０に反力を受けるための部材（図示せず）を狭い坑内８で溶接する必要は一切なく、困難で手間のかかる工程を省くことができる。
【００３９】
図１５に示すように、異径接続セグメントリング３３を組み立てたら、親シールド２内に子シールド３を組み立てるためのスペースを確保するため、親シールド２を更に掘進させながら親シールド２の親シールドフレーム１９内で、親機側セグメント１０とほぼ同じ形状の特殊セグメント３４を組み立てる。
【００４０】
そして、図１６に示すように、親シールド２の親テールフレーム３５に特殊セグメント３４を溶接固定した後、シールドジャッキ１３を縮退させ、シールドジャッキ１３の先端からアダプタ１８を取り外す。これにより、親テールフレーム３５内に子シールド３を組み立てるための十分な作業スペースを確保することができる。
【００４１】
この後、更に作業を容易なものとするために、親テールフレーム３５内に突き出ているスクリューゲート１５を取り外し、図１７に示すように、スクリューゲート１５を取り外したあとの開口部（図示せず）に盲蓋３６を設置する。
【００４２】
そして図２に示すように、特殊セグメント３４の内周側に裏込め材からなる止水シール４０を設ける。
【００４３】
図１６及び図１７に示すように、子シールド３の子テールフレーム３７を坑内８に搬送し、エレクタ１２又はチェーンブロック（図示せず）等を用いて子シールド３に組み付け、図１８に示すように、シールドジャッキ１３近くまで、子機側セグメント１１を組み立てる。
【００４４】
このとき、内周側ボルト穴４４は、鉤部４２から周方向にずれて形成されているため、鉤部４２の裏側に隠れることはなく、ボルト締めを容易に行うことができる。
【００４５】
そして、盲蓋３６を外してスクリューゲート１５を再び取り付け、子シールド３の子テールフレーム３７と子機側セグメント１１に設けられたグラウトホール（図示せず）から裏込め材を注入して親シールド２と子シールド３の間の隙間を埋め、シールドジャッキ１３を伸張させて前面推力を親シールド２の親シールドフレーム１９から子機側セグメント１１に受け替える。
【００４６】
図１９に示すように、カッタスポーク１４を縮退させてカッタ６の外径を子シールド３に合わせ、反力受ノックピン２１を抜く。子シールド３は親シールド２から完全に切り離され、発進可能な状態になる。
【００４７】
この後、図２０に示すように、組み立てた子機側セグメント１１で反力を取りながら子シールド３を発進させつつ順次子機側セグメント１１を組み立てる。
【００４８】
推進力は、シールドジャッキ１３を伸張させることによって得られる。
【００４９】
シールドジャッキ１３を伸張させると、その力は子機側セグメント１１を介して反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃに伝わり、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃの更に後方に組み立てられた親機側セグメント１０に伝わる。親機側セグメント１０が移動することはないため、子シールド３が推進されることとなる。
【００５０】
このように、親シールド２で組み立てた親機側セグメント１０と子機側セグメント１１を接続するための反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃを予め形成しておき、親シールド２で組み立てた親機側セグメント１０の最終端に、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃを組み立て、その組み立てた反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃで、反力を取りながら子シールド３を発進させるようにしたため、狭くて作業性の悪い坑内８で行ってきた困難で精度の求められる溶接作業をなくすことができ、工期短縮とコストの低減を図ることができ、さらに、子機側セグメント１１との接続面の面精度を容易に確保でき、良好に止水することができる。
【００５１】
また、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃを、エレクタ１２で親機側セグメント１０の最終端に連結して異径接続セグメントリング３３を組み立てた後、親シールド２の親シールドフレーム１９内で、子シールド３のジャッキ１３近くまで、子機側セグメント１１を組み立て、その組み立てた子機側セグメント１１で反力を取りながら子シールド３を発進させると共に順次子機側セグメント１１を組み立てるものとしたため、親シールド２から子シールド３を容易に発進させることができる。
【００５２】
またさらに、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃをエレクタ１２で親機側セグメント１０の最終端に連結して異径接続セグメントリング３３を組み立てた後、異径接続セグメントリング３３の前方に子シールド組立用スペースを確保すべく更に親シールド２を親機側セグメント１０の２〜３リング分掘進させ、子シールド３を組み立てたのち、子シールド３のジャッキ１３近くまで、子機側セグメント１１を組み立て、その組み立てた子機側セグメント１１で反力を取りながら子シールド３を発進させるものとしたため、子シールド２の組立スペースを容易に確保できると共に、子シールド２を速やかにかつ容易に発進させることができる。
【００５３】
そして、後端の端面外周部３８が最終端の親機側セグメントリング２３に連結され、前端の端面内周部３９が、構築する子機側セグメントリング２６と連結される反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃを形成したため、通常の親機側セグメント１０と同様にエレクタ１２を用いて坑内８に組み立てるだけで、坑内８に子機側セグメント１１を受けるための構造を容易に設けることができる。
【００５４】
また、親機側セグメントリング２３の曲率と同じに形成された円弧状鋼鈑２４ａ，２４ｂ，２４ｃの後端内周に、親機側セグメントリング２３と連結する親側端面板２５ａ，２５ｂ，２５ｃを設け、円弧状鋼鈑２４ａ，２４ｂ，２４ｃの先端内周に、子機側セグメントリング２６と連結する子側端面板２７ａ，２７ｂ，２７ｃを設け、その両端面板２５，２７間をテーパー状のリブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃで連結し、更に円弧状鋼鈑２４ａ，２４ｂ，２４ｃの円周方向両端に接続用端面板２９，３０を設けて反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃを構成したため、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃをエレクタ１２で容易に姿勢制御することができ、通常の親機側セグメント１０と同様の簡単さで坑内８に組み立てることができる。
【００５５】
そして、リブ２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、径方向内側を周方向に屈曲してなる鉤部４２を有し、子側端面板２７ａ，２７ｂ，２７ｃには、親機側セグメント１０と同径の特殊セグメント３４をボルト締めするための外周側ボルト穴４３が、周方向にほぼ等ピッチに形成されると共に、子機側セグメント１１をボルト締めするための内周側ボルト穴４４が、鉤部４２を避けるように外周側ボルト穴４３から周方向にずらしてほぼ等ピッチに形成されるようにしたため、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃを十分な強度に形成しつつ、ボルト締めのための作業スペースを確保することができ、反力受け用異径接続セグメント２２ａ，２２ｂ，２２ｃに特殊セグメント３４と子機側セグメント１１を容易に連結することができる。
【００５６】
なお、実施の形態においては、側面視テーパ状の反力受け用異径接続セグメント２２について述べたが、これに限るものではなく、例えば図２１に示すように、側面視矩形断面状の反力受け用異径接続セグメント４１としてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
【００５８】
（１）困難な工程を余分に増やすことなく容易に子シールドを発進させることができる。
【００５９】
（２）子機側セグメントと親機側セグメントとの間を良好に止水できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す親子シールドとセグメントの側面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１のIII −III 線矢視断面図である。
【図４】子シールド発進用セグメントの平面図である。
【図５】図４のV −V 線矢視図である。
【図６】図４のVI−VI線矢視図である。
【図７】図４のVII −VII 線矢視図である。
【図８】図４のVIII−VIII線矢視断面図である。
【図９】子シールド発進用セグメントの平面図である。
【図１０】図９のX −X 線矢視図である。
【図１１】図９のXI−XI線矢視図である。
【図１２】子シールド発進用セグメントの平面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII線矢視図である。
【図１４】図１２のXIV −XIV 線矢視図である。
【図１５】子シールド発進準備中の親子シールドの側面図である。
【図１６】子シールド発進準備中の親子シールドの側面図である。
【図１７】子シールド発進準備中の親子シールドの側面図である。
【図１８】子シールド発進準備中の親子シールドの側面図である。
【図１９】子シールド発進準備中の親子シールドの側面図である。
【図２０】子シールド発進中の親子シールドの側面図である。
【図２１】他の実施の形態を示す親子シールドとセグメントの側面図である。
【図２２】従来工法の概略説明図である。
【図２３】図２２の要部拡大図である。
【図２４】図２３の斜視図である。
【符号の説明】
１  親子シールド
２  親シールド
３  子シールド
１０  親機側セグメント
１１  子機側セグメント
１２  エレクタ
１３  シールドジャッキ（ジャッキ）
１９  親シールドフレーム
２２ａ  反力受け用異径接続セグメント
２２ｂ  反力受け用異径接続セグメント
２２ｃ  反力受け用異径接続セグメント
２３  親機側セグメントリング
２４ａ  円弧状鋼鈑
２４ｂ  円弧状鋼鈑
２４ｃ  円弧状鋼鈑
２５ａ  親側端面板
２５ｂ  親側端面板
２５ｃ  親側端面板
２６  子機側セグメントリング
２７ａ  子側端面板
２７ｂ  子側端面板
２７ｃ  子側端面板
２８ａ  リブ
２８ｂ  リブ
２８ｃ  リブ
２９  接続用端面板
３０  接続用端面板
３３  異径接続セグメントリング
３８  端面外周部
３９  端面内周部
４２  鉤部４２
４３  外周側ボルト穴
４４  内周側ボルト穴
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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