(57)【要約】【課題】  シールドトンネルの外周地盤を掘削するために前記外周地盤に噴射される高圧水が前記外周地盤に広範に作用するのを抑え、これにより外周地盤の安定を損なうことなしに、シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工することを可能にすること。【解決手段】  拡幅部を有するシールドトンネル内道路の施工法は、シールドトンネルの側壁部に配置される複数の拡幅用セグメントと、該拡幅用セグメントとこれに隣接するセグメントとの間に配置される隙間形成手段およびシール手段とを用いて、シールドトンネルを構築し、前記隙間形成手段を除去して生じた隙間に矢板を挿入し、該矢板を前記シールドトンネルの外周地盤に押し出し、前記矢板間の前記外周地盤を前記拡幅用セグメントを経る掘削手段により掘削しつつ、該拡幅用セグメントを前記シールドトンネルの前記外周地盤に押し出し、その後、シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡幅部を有するシールドトンネル内道路の施工法であって、
シールドトンネルの少なくとも一方の側壁部においてトンネルの軸線方向へ予め定められた長さに亘って配置される複数の拡幅用セグメントと、該拡幅用セグメントとこれに隣接するセグメントとの間に配置される隙間形成手段およびシール手段とを用いて、ほぼ円形の横断面を有するシールドトンネルを構築すること、
前記隙間形成手段を除去し、前記拡幅用セグメントとこれに隣接するセグメントとの間に生じた隙間に矢板を挿入し、該矢板を前記シールドトンネルの外周地盤に押し出すこと、
前記矢板間の前記外周地盤を前記拡幅用セグメントを経る掘削手段により掘削しつつ、前記拡幅用セグメントとこれに隣接する他のセグメントとの係合が解かれない範囲内で該拡幅用セグメントを前記シールドトンネルの前記外周地盤に押し出すこと、
前記拡幅用セグメントを押し出した後、前記拡幅用セグメントを連結し、補強すること、
その後シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工することを含む、シールドトンネル内道路の施工法。
【請求項２】
前記拡幅用セグメントは、円弧状の皮部と、該皮部の周縁部に設けられ、固定部分と連結部分とを有する突縁とを備え、該突縁の長さは前記拡幅用セグメントの前記外周地盤への押出量より大きい、請求項１に記載のシールドトンネル内道路の施工法。
【請求項３】
前記掘削手段は、先端に高圧水を前記外周地盤に噴射するためのノズルを備えた配管と、ずりを排出する配管とを有する、請求項１に記載のシールドトンネル内道路の施工法。
【請求項４】
前記シール手段は、一対のシール材からなり、各シール材は、ほぼＬ字状の横断面形状を有する弾性材料からなる、請求項１に記載のシールドトンネル内道路の施工法。
【請求項５】
拡幅部を有するシールドトンネル内道路の施工に用いる拡幅用セグメントであって、円弧状の皮部と、該皮部の周縁部に設けられ、固定部分と連結部分とを有する突縁と、該突縁の外周に配置されたシール材とを備える、拡幅用セグメント。
【請求項６】
前記突縁に設けられた隙間形成手段を備える、請求項５に記載の拡幅用セグメント。
【請求項７】
前記隙間形成手段は、前記突縁の一方の側に頭部が配置され、該突縁をその厚さ方向に貫くボルトと、前記突縁の他方の側に取り付けられた、ほぼコの字状の横断面形状を有するナット受け部と、該ナット受け部の両側で前記ボルトの軸部に嵌合されたナットとを含む、請求項６に記載の拡幅用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常駐車帯、緊急避難場所などを設けるための拡幅部を有するシールドトンネル内道路の施工法およびこれに用いるセグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
既に構築されたシールドトンネルの側壁部の一部を前記シールドトンネルの外周地盤に押し出した後、シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工する工法がある。
【０００３】
その工法は、側壁部に拡幅用セグメントを用いてシールドトンネルを構築し、前記拡幅用セグメントを経て外周地盤に高圧水を噴射して該外周地盤を掘削しつつ、前記拡幅用セグメントを前記外周地盤に押し出すものである。この工法に用いる前記拡幅用セグメントは、鋼製、コンクリート製または合成コンクリート製で、円弧状の皮部と、該皮部の周縁部に設けられた比較的長い突縁とを有する（例えば、特許文献１または２参照。）。
【特許文献１】特開昭５８−７３６９３号公報
【特許文献２】特開２００４−２７７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の施工法では、前記高圧水は、トンネル外周の地盤に広範に作用する。このため、トンネル外周の地盤が弱められ、シールドトンネルの安定に悪影響を与える恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、前記高圧水が前記外周地盤に広範に作用するのを抑え、外周地盤を不安定にすることなしに、シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工することである。また、本発明の他の目的は、拡幅用セグメントをこの施工に適合するように変更することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、矢板によって前記高圧水が作用する前記外周地盤を制限することによって、前記高圧水が前記外周地盤に広範に作用するのを抑える。また、本発明は、シールドトンネルの構築後における矢板の適用を有利にする。
【０００７】
本発明に係る、拡幅部を有するシールドトンネル内道路の施工法は、まず、シールドトンネルの少なくとも一方の側壁部においてトンネルの軸線方向へ予め定められた長さに亘って配置される複数の拡幅用セグメントと、該拡幅用セグメントとこれに隣接するセグメントとの間に配置される隙間形成手段およびシール手段とを用いて、ほぼ円形の横断面を有するシールドトンネルを構築する。次に、前記隙間形成手段を除去し、前記拡幅用セグメントとこれに隣接するセグメントとの間に生じた隙間に矢板を挿入し、該矢板を前記シールドトンネルの外周地盤に押し出す。その後、前記矢板間の前記外周地盤を前記拡幅用セグメントを経る掘削手段により掘削しつつ、前記拡幅用セグメントとこれに隣接する他のセグメントとの係合が解かれない範囲内で該拡幅用セグメントを前記シールドトンネルの前記外周地盤に押し出す。その後、前記拡幅用セグメントを連結し、補強し、さらに、シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工する。
【０００８】
前記拡幅用セグメントは、円弧状の皮部と、該皮部の周縁部に設けられ、固定部分と連結部分とからなる突縁とを備え、該突縁の長さは前記拡幅用セグメントの前記外周地盤への押出量より大きい。したがって、前記拡幅用セグメントとこれに隣接する他のセグメントとの係合が前記拡幅用セグメントの押し出し中に解かれることはない。
【０００９】
前記掘削手段は、高圧水を前記外周地盤に噴射するためのノズルを先端に備えた配管と、ずりを排出する配管とを備える。前記高圧水は前記外周地盤を掘削する。
【００１０】
前記シール手段は、一対のシール材からなり、各シール材は、ほぼＬ字状の横断面形状を有する弾性材料からなる。前記シール手段は、前記隙間への土砂や地下水の侵入を防止する。
【００１１】
拡幅部を有するシールドトンネル内道路の施工に用いる拡幅用セグメントは、円弧状の皮部と、該皮部の周縁部に設けられ、固定部分と連結部分とを有する突縁と、該突縁の外周に配置されたシール材とを備える。前記シール材は、矢板を配置する隙間への土砂や地下水の侵入を防止する。
【００１２】
また、前記拡幅用セグメントは、前記突縁に設けられた隙間形成手段を備えることができる。前記隙間形成手段は、前記突縁の一方の側に頭部が配置され、該突縁をその厚さ方向に貫くボルトと、前記突縁の他方の側に取り付けられた、ほぼコの字状の横断面形状を有するナット受け部と、該ナット受け部の両側で前記ボルトの軸部に嵌合されたナットとを備える。前記隙間形成手段は、矢板が挿入されるまで、該矢板を配置するための隙間をセグメント間に確保する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、矢板によって前記高圧水が作用する前記外周地盤を制限することができ、前記高圧水が前記外周地盤に広範に作用することによる余掘りを抑えることができる。また、シールドトンネルの構築後における矢板の適用を有利にすることができる。これにより、外周地盤の安定を損なうことなしに、シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工することができ、拡幅用セグメントをこの施工に適合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照すると、拡幅部１０を有するシールドトンネル内道路１２が設けられている。拡幅部１０は、シールドトンネル１４の側壁部に予め定められた長さ１６に亘って、かつシールドトンネル１４の外周地盤１８に押し出された拡幅用セグメント２０内に位置する。拡幅用セグメント２０は補強構造２２によって補強されている。
【００１５】
シールドトンネル１４を構築した後の該シールドトンネルの側壁部の断面を部分的に示す図２を参照すると、拡幅部１０を設けない通常部２４には通常セグメント２６が配置されており、拡幅部１０を設ける押し出し部２８には拡幅用セグメント２０が配置されている。通常セグメント２６は、円弧状の皮部３４と、該皮部の周縁部に設けられた突縁３６とを有する。一方、拡幅用セグメント２０は、図３に示すように、円弧状の皮部３８と、該皮部の周縁部に設けられた突縁４０とを有し、該突縁は、皮部３８に固定された固定部分４０ａと、固定部分４０ａに連結された連結部分４０ｂとからなる。固定部分４０ａおよび連結部分４０ｂは、それぞれフランジ４０ｃを有し、これらのフランジを結合するボルト・ナット４０ｄにより連結される。これにより、突縁４０の長さを長くすることができ、拡幅用セグメント２０の押し出し中に拡幅用セグメント２０とこれに隣接する他のセグメント２０，２６との係合が解かれることはない。１個の連結部分４０ｂを用いる図示の例に代え、複数の連結部分（図示せず）を用いることにより、拡幅用セグメント２０を一層長い押出量に対応させることができる。拡幅用セグメント２０を押し出した後、連結部分４０ｂを固定部分４０ａから分離することにより、拡幅部１０のための空間を確保することができる。
【００１６】
図２に示すように、突縁３６と突縁４０との間に、後に矢板を配置する隙間４２を確保するために、通常セグメント２６と拡幅用セグメント２０との間に隙間形成手段４４が配置されている。隙間形成手段４４は、突縁３６の一方の側、すなわち拡幅用セグメント２０の外側に頭部が配置され、突縁３６をその厚さ方向に貫くボルト４４ａを有する。また、隙間形成手段４４は、突縁３６の他方の側に取り付けられ、ほぼコの字状の横断面形状を有するナット受け部４４ｂを有する。さらに、隙間形成手段４４は、ナット受け部４４ｂの両側でボルト４４ａの軸部に嵌合されたナット４４ｃを有する。ボルト４４ａは、２つのナット４４ｃによりナット受け部４４ｂに固定されており、一方のナット４４ｃを緩め、ボルト４４ａをその軸線方向に動かし、再度、両方のナット４４ｃでボルト４４ａをナット受け部４４ｂに固定することにより、ボルト４４ａの、突縁３６に対する突出長さを調整することができる。したがって、ボルト４４ａの、突縁３６に対する突出長さを予め隙間４２の幅に合わせておくことにより、この隙間４２をおいて通常セグメント２６と拡幅用セグメント２０とを隣り合わせに配置することができる。また、ほぼコの字状の横断面形状を有するナット受け部４４ｂは、２つのナット４４ｃを突縁３６の一方の側に配置することを可能とし、これにより作業員が、突縁３６の、突縁４０に隣接する側と反対の側で、両方のナット４４ｃを調節することができ、効率的な隙間形成作業が可能となる。
【００１７】
突縁３６の、ボルト４４ａの頭部が接する面には、ボルト４４ａの頭部の高さより大きい深さを有する凹所４５が設けられている。これにより、通常セグメント２６と拡幅用セグメント２０とを隙間４２をおいて配置した後、ボルト４４ａを、その突出する向きと反対の向きに動かし、ボルト４４ａの頭部を凹所４５内に収めることにより、矢板を配置する隙間４２を確保することができる。矢板の厚さが比較的薄く、矢板を配置する隙間を確保できる場合は、凹所４５は設けなくてもよい。また、隙間形成手段４４は、一方のセグメント、すなわち通常セグメント２６の突縁３６に代え、隣接する他方のセグメント、すなわち拡幅用セグメント２０の突縁４０に固定してもよい。
【００１８】
隙間形成手段４４は、シールドトンネル１４の軸線方向へ隣接する２つの拡幅用セグメント２０間にも配置され、隙間形成手段４４は、一方の拡幅用セグメント２０の突縁４０に固定されている。同様に、隙間形成手段４４は、拡幅用セグメント２０と、シールドトンネル１４の周方向において該拡幅用セグメントに隣接する通常セグメント（図示せず）との間にも配置され、セグメントの一方に固定されている。
【００１９】
図２に示すように、隙間４２への土砂や地下水の侵入を防止するために、通常セグメント２６と拡幅用セグメント２０との間にシール手段４６が配置されている。シール手段４６は、一対のゴム製のシール材４６ａからなり、各シール材４６ａは、ほぼＬ字状の横断面形状を有し、互いに対向し密着して配置され、土砂や地下水の侵入を防止する。また、一対のシール材４６ａを用いることにより、図３に示すように、各シール材４６ａの間に矢板５０を挿入することができ、その後も、矢板５０と各シール材４６ａとの密着により、土砂や地下水の侵入を防止する。さらに、ほぼＬ字状の横断面形状を有する各シール材４６ａは、矢板５０に追従して変形しやすいため、矢板５０を各シール材４６ａの間に円滑に挿入することを可能にする。シール手段４６は、シールドトンネル１４の軸線方向へ隣接する２つの拡幅用セグメント２０の間にも配置されており、拡幅用セグメント２０と、シールドトンネル１４の周方向において該拡幅用セグメントに隣接する通常セグメント（図示せず）との間にも配置されている。
【００２０】
シール手段４６を構成する一対のシール材４６ａのそれぞれは、図２に示すように、通常セグメント２６の突縁３６および拡幅用セグメント２０の突縁４０のそれぞれの外周に形成された、凹溝４６ｂに配置され、かつ接着剤、ビス等により固定されている。
また、図３ａ、３ｂに示す例では、各シール材４６ａを互いに対向して配置する図２、３に示した例に代え、一方のシール材４６ａを、他方のシール材４６ａに対してシールドトンネル１４の径方向へ間隔を置いて配置する。この場合、矢板５０を挿入する前は、各シール材４６ａと、これに対向する突縁３６、４０との密着により土砂や地下水の侵入を防止する（図３ａ）。そして、図３に示した例と同様に、各シール材４６ａの間に矢板５０を挿入することができ、その後も矢板５０と各シール材４６ａとの密着により土砂や地下水の侵入を防止する（図３ｂ）。
【００２１】
図１に示す、拡幅部１０を有するシールドトンネル内道路１２の施工時、図２に示すように、シールドトンネル１４をその軸線方向４７へ構築する場合、まず、通常セグメント２６をシールドトンネル１４の側壁部に配置し、ボルト４４ａの、突縁３６に対する突出長さを予め隙間４２に合わせる。そのとき、隙間４２をおいて拡幅用セグメント２０を配置し、拡幅用セグメント２０を連結用ボルト４８により通常セグメント２６に連結する。続いて、通常セグメント２６と拡幅用セグメント２０と同様に、隙間形成手段４４により各突縁４０の間に隙間４２をおいて隣接する２つの拡幅用セグメント２０を配置する。このようにして、シールドトンネル１４の軸線方向へ予め定められた長さ１６に亘って、拡幅用セグメント２０を配置したシールドトンネル１４を構築する。その後、図３ｃ、３ｄに示すように、シールドトンネル１４の支保工として、柱５１をシールドトンネル１４内に配置し、柱５１の端部を、拡幅用セグメント２０近傍の、シールドトンネル１４の覆工に固定する。
【００２２】
図２，３を参照して、掘削に先立って、ボルト４４ａを、その突出する向きと反対の向きに（図２上左方へ）動かすことにより、矢板を配置する隙間４２を確保し、連結用ボルト４８を取り外すことにより、拡幅用セグメント２０と、該拡幅用セグメントに隣接するセグメント２０、２６との連結を解く。次に、図３に示すように、拡幅用セグメント２０と、該拡幅用セグメントにシールドトンネル１４の軸線方向へ隣接するセグメント２０、２６との間にそれぞれ矢板５０を挿入し、シール手段４６の作用下で、ジャッキ（図示せず）により押し出し方向５２に沿って矢板５０を外周地盤１８中に押し出す。同様に、拡幅用セグメント２０と、シールドトンネル１４の周方向において拡幅用セグメント２０に隣接する通常セグメント（図示せず）との間にも矢板５０を挿入し、シール手段４６の作用下で、ジャッキ（図示せず）により押し出し方向５２に沿って矢板５０を外周地盤１８中に押し出す。矢板５０は、シール手段４６の一対のシール材４６ａ間を進み、シール材４６ａは、矢板５０と突縁３６，４０との間に密封を維持する。次に、拡幅用セグメント２０の固定部分４０ａに、連結部分４０ｂを連結用ボルト４０ｄにより連結し、突縁４０の長さを予め設定した押出量に適合するように長くする。矢板５０の押し出し完了後、拡幅用セグメント２０の押し出しに先立って、矢板５０を矢板固定用ボルト５４により拡幅用セグメント２０の突縁４０に固定する。
【００２３】
次に、図４に示すように、拡幅用セグメント２０の皮部３８に設けた貫通孔５７に掘削手段５８を通す。掘削手段５８は、高圧水６０を噴射するノズル（図示せず）を備えた配管６２と、ずり６４を排出する配管６６とからなり、配管６２を経て高圧水６０を外周地盤１８に噴射し、配管６６を経てずり６４をシールドトンネル１４の外周から排出する。外周地盤１８を掘削し、かつずり６４を排出する間に、拡幅用セグメント２０を、これに固定された矢板５０と共に、ジャッキ（図示せず）により押し出し方向５２（シールドトンネル１４の径方向外方）へ押し出す。
【００２４】
次に、図５に示すように、拡幅用セグメント２０を通常セグメント２６に連結用ボルト６８により連結する。続いて、同様に、隣接する２つの拡幅用セグメント２０の一方の拡幅用セグメント２０を押し出した後、該２つの拡幅用セグメントを連結用ボルト６８により連結する。その後、隣接する２つの拡幅用セグメント２０の各連結部分４０ｂの連結を解いて各固定部分４０ａから外し、各連結部分４０ｂ間にある矢板部分５０ａを撤去し、シールドトンネル１４の軸線方向へ予め定められた長さ１６に亘って、拡幅部１０を設ける空間を確保する。
【００２５】
その後、図１、６、７に示すように、補強構造２２を施工する。まず、上方に凸状の上部アーチ部材７６を推進工法によりシールドトンネル１４の軸線方向に沿って拡幅用セグメント２０の頂部７８に配置し、次に、上部アーチ部材７６の一端を頂部７８の一端に、またその他端を頂部７８の他端にそれぞれ固定する。上部アーチ部材７６は、鉄筋コンクリート製または鋼製であり、円形または矩形の中空断面を有する。
【００２６】
次に、上部アーチ部材７６と、頂部７８または該頂部近傍のシールドトンネル１４の覆工との間に小口径推進工法により設けた複数の先行孔（図示せず）のそれぞれに、上部アーチ部材７６と頂部７８または該頂部近傍のシールドトンネル１４の覆工とを連結する上部連結材８０を挿入し、その一端を上部アーチ部材７６に、またその他端を頂部７８または該頂部近傍のシールドトンネル１４の覆工にそれぞれ固定する。上部連結材８０は、形鋼、棒鋼などの棒状の鋼材またはワイヤロープである。
【００２７】
拡幅用セグメント２０に作用する荷重に応じて、頂部７８にシールドトンネル１４の軸線方向に沿って配置した頂部補強材８２に張力を導入する。頂部補強材８２は、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線などのＰＣ鋼材である。
【００２８】
また、同様に、拡幅用セグメント２０に作用する荷重に応じて、上部アーチ部材７６と同様に、下方に凸状の下部アーチ部材８４を底部８６に設け、上部連結材８０と同様に、下部アーチ部材７６と底部８６または該底部近傍のシールドトンネル１４の覆工とを連結する下部連結材８８を設け、頂部補強材８２と同様に、底部８６に配置した底部補強材９０に張力を導入する。上部アーチ部材７６および下部アーチ部材８４の双方を設ける場合、下部アーチ部材８４、下部連結材８８および底部補強材９０を、上部アーチ部材７６、上部連結材８０および頂部補強材８２に先立って設けてもよい。この場合、頂部７８と底部８６とを連結する支柱９２を現場打ちコンクリートによりその後に形成する。
【００２９】
拡幅用セグメント２０は、これに上方から作用する荷重に対して、上部連結材８０を介して上部アーチ部材７６に支持される。そして、上部アーチ部材７６は、拡幅用セグメント２０の頂部７８とともにタイドアーチを形成し、拡幅用セグメント２０の下の地盤に支持される。このようにして、上部アーチ部材７６、頂部７８および上部連結材８０は拡幅用セグメント２０を補強する。同様に、拡幅用セグメント２０は、これに下方から作用する荷重に対して、下部連結材８８を介して下部アーチ部材８４に支持される。そして、下部アーチ部材８４は、拡幅用セグメント２０の底部８６とともにタイドアーチを形成し、拡幅用セグメント２０の上の地盤に支持される。このようにして、下部アーチ部材８４、底部８６および下部連結材８８は拡幅用セグメント２０を補強する。また、拡幅用セグメント２０を補強した後、柱５１を撤去し、シールドトンネル１４内に拡幅部１０を有する道路１２を施工する。
【００３０】
本発明において、矢板５０によって高圧水６０が作用する外周地盤１８を制限することができ、高圧水６０が外周地盤１８に広範に作用することによる余掘りを抑えることができる。これにより、外周地盤の安定を損なうことなしに、シールドトンネル内に拡幅部を有する道路を施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】拡幅部を有する、シールドトンネル内道路の斜視図。
【図２】シールドトンネルを構築した後のシールドトンネル側壁部の断面図。
【図３】矢板を押し出した後のシールドトンネル側壁部の断面図。
【図３ａ】各シール材を、シールドトンネルの径方向へ互いに間隔を置いて配置した場合における、シールドトンネルを構築した後のシールドトンネル側壁部の部分断面図。
【図３ｂ】各シール材を、シールドトンネルの径方向へ互いに間隔を置いて配置した場合における、矢板を押し出した後のシールドトンネル側壁部の部分断面図。
【図３ｃ】支保工として柱を設けた後のシールドトンネルの断面図。
【図３ｄ】支保工として柱を設けた後のシールドトンネルの側面図。
【図４】外周地盤を掘削しつつ、拡幅用セグメントを押し出している時のシールドトンネル側壁部の断面図。
【図５】拡幅用セグメントを連結した後のシールドトンネル側壁部の断面図。
【図６】拡幅部を有する、シールドトンネル内道路の側面図。
【図７】拡幅部を有する、シールドトンネル内道路のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１０    拡幅部
１２    シールドトンネル内道路
１４    シールドトンネル
１６    拡幅用セグメントが配置される長さ
１８    外周地盤
２０    拡幅用セグメント
３８    皮部
４０    突縁
４０ａ    固定部分
４０ｂ    連結部分
４４    隙間形成手段
４４ａ    ボルト
４４ｂ    ナット受け部
４４ｃ    ナット
４６    シール手段
４６ａ    シール材
５０    矢板
５８    掘削手段
６０    高圧水
６２、６６    配管
６４    ずり
【図１】
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【図２】
2007009562.tif 000004
【図３】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
2007009562.tif 000007
【図３ｃ】
2007009562.tif 000008
【図３ｄ】
2007009562.tif 000009
【図４】
2007009562.tif 000010
【図５】
2007009562.tif 000011
【図６】
2007009562.tif 000012
【図７】
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