(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧入リングを順次地中に圧入沈設しつつその圧入リングを多段にわたり積み重ねることにより筒状壁体として構築されるとともに、構築後に側壁の一部に複数段の圧入リングにまたがるようにして開口部が形成される地下沈設構造物を構築する方法であって、
上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて且つその開口部相当位置の下側を補強することになる開口部下側補強リングを圧入沈設する工程と、
上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成された開口部リングについて、その縦梁用凹部の位置を開口部下側補強リング側のものと整合させながら上記開口部の形成に関与する段数分だけ上記開口部下側補強リングの上に順次圧入沈設しながら積み重ねる工程と、
上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて且つその開口部相当位置の上側を補強することになる開口部上側補強リングについて、その縦梁用凹部の位置を開口部リング側のものと整合させながら上記開口部リングの上に圧入沈設する工程と、
上記縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間に対し、これと整合合致するように上記開口部下側補強リングと複数段の開口部リングおよび開口部上側補強リングにまたがる長さの縦梁を各リングの内側から組み込んで補強する工程と、
を含むことを特徴とする地下沈設構造物の構築方法。
【請求項２】
圧入リングを順次地中に圧入沈設しつつその圧入リングを多段にわたり積み重ねることにより筒状壁体として構築されるとともに、構築後に側壁の一部に複数段の圧入リングにまたがるようにして開口部が形成される地下沈設構造物の補強構造であって、
上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて且つその開口部相当位置の下側を補強することになる開口部下側補強リングと、
上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて、その縦梁用凹部の位置が開口部下側補強リング側のものと整合するように該開口部下側補強リングの上に上記開口部の形成に関与する段数分だけ順次積み重ねられた複数段の開口部リングと、
上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて、その縦梁用凹部の位置が開口部リング側のものと整合するように該開口部リングの上に配置されることによりその開口部相当位置の上側を補強することになる開口部上側補強リングと、
を備えていて、
上記縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間に対し、これと整合合致するように上記開口部下側補強リングと複数段の開口部リングおよび開口部上側補強リングにまたがる長さの縦梁を各リングの内側から組み込んで補強したことを特徴とする地下沈設構造物の補強構造。
【請求項３】
上記開口部下側補強リングと開口部リングおよび開口部上側補強リングは、いずれも複数の鋼製セグメントを互いに連結することによりリング状のものとして形成されていて、
上記縦梁用凹部では、隣接する一般部の鋼製セグメント同士の間に、縦梁外周長と同等の内周長を有する厚みの薄い鋼製セグメントをそれに隣接し且つ一般部の鋼製セグメントとは一端部の形状が異なる鋼製セグメントとともに挟み込んで連結することにより凹状に形成されているとともに、各リングの内側からの縦梁の組み込みを可能にするためにその縦梁用凹部の開口側の周長は奧部側の周長と同一もしくはそれよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の地下沈設構造物の補強構造。
【請求項４】
上記縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間に縦梁を組み込んだ状態では、その縦梁の内周面が各リングの内周面とほぼ同一面をなすように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の地下沈設構造物の補強構造。
【請求項５】
上記鋼製セグメントは、周方向に延在する少なくとも上下一対の主桁と、これらの主桁の両端部同士を連結する左右一対の継手板と、この継手板と同方向に延在する複数の縦リブおよび外側表層部として機能するスキンプレートとから形成されている一方、
上記縦梁は、少なくとも上下一対の主桁と、これらの主桁の両端部同士を連結する左右一対の側板、およびこの側板と同方向に延在する複数の縦リブとから形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の地下沈設構造物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下沈設構造物の構築方法とその補強構造に関し、特にリング状沈設体である複数の圧入リングを順次地中に圧入沈設しながら積み上げて立坑等の地下沈設構造物を構築するにあたり、構築後にその沈設構造物の側壁の一部に形成されることになる開口部を補強するのに好適な構築方法と補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
リング状沈設体を圧入工法によって積み上げて立坑を構築した後に管路接合等のためのその立坑の側壁の一部に開口部を形成する場合、開口に伴う欠損箇所の補強を目的として二次工程としてその開口部相当部の周囲に補強材を配置することが行われる。例えば、地下沈設構造物からなる立坑を構築したならば、その立坑の内側において開口部となる部位の周囲を取り囲むように縦横にＨ鋼を建て込み、そのＨ鋼を梁部材として開口部に加わる荷重を受け持つための補強構造とすることが行われる。
【０００３】
この構造では、Ｈ鋼が立坑内部に張り出すことからその立坑の有効内径寸法が制約されるほか、Ｈ鋼の設置作業が坑内での作業となるために作業性が悪く、工期も長くならざるを得ない。
【０００４】
このようなことから、例えば特開２０００−１７０１７０号公報に記載されているように、複数のセグメントピースを組み合わせてなる複数の圧入リングを順次圧入沈設しながら積み上げる際に、開口部の下側を補強する補強ピースを含む下側水平補強リングを沈設するとともに、その上に開口部の両側を補強する補強ピースを含む垂直補強リングを沈設し、さらにその上に下側水平補強リングと同様の上側水平補強リングを沈設して、最後に各補強ピースを貫通するように鉄筋を組み込んだ上でコンクリートを打ち込み、実質的に沈設構造物が構築される過程で同時に開口部の補強構造を構築するようにした技術が提案されている。
【０００５】
この方法では、コンクリートの打ち込みが必須であることから、作業工数が多いばかりでなく養生期間を必要とし、工期も長くなることとなって好ましくない。
【０００６】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、コンクリートの打ち込みを必要とすることなく、地下沈設構造物が構築される過程で同時に開口部の補強構造を構築できるようにした地下沈設構造物の構築方法と補強構造を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、圧入リングを順次地中に圧入沈設しつつその圧入リングを多段にわたり積み重ねることにより筒状壁体として構築されるとともに、構築後に側壁の一部に複数段の圧入リングにまたがるようにして開口部が形成される地下沈設構造物を構築する方法を前提として、上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて且つその開口部相当位置の下側を補強することになる開口部下側補強リングを圧入沈設する工程と、上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成された開口部リングについて、その縦梁用凹部の位置を開口部下側補強リング側のものと整合させながら上記開口部の形成に関与する段数分だけ上記開口部下側補強リングの上に順次圧入沈設しながら積み重ねる工程と、上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて且つその開口部相当位置の上側を補強することになる開口部上側補強リングについて、その縦梁用凹部の位置を開口部リング側のものと整合させながら上記開口部リングの上に圧入沈設する工程と、上記縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間に対し、これと整合合致するように上記開口部下側補強リングと複数段の開口部リングおよび開口部上側補強リングにまたがる長さの縦梁を各リングの内側から組み込んで補強する工程と、を含むことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明を実質的に補強構造としてとらえたものであり、圧入リングを順次地中に圧入沈設しつつその圧入リングを多段にわたり積み重ねることにより筒状壁体として構築されるとともに、構築後に側壁の一部に複数段の圧入リングにまたがるようにして開口部が形成される地下沈設構造物の補強構造であって、上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて且つその開口部相当位置の下側を補強することになる開口部下側補強リングと、上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて、その縦梁用凹部の位置が開口部下側補強リング側のものと整合するように該開口部下側補強リングの上に上記開口部の形成に関与する段数分だけ順次積み重ねられた複数段の開口部リングと、上記開口部相当位置の両側に位置することになる部位に縦梁用凹部が予め形成されていて、その縦梁用凹部の位置が開口部リング側のものと整合するように該開口部リングの上に配置されることによりその開口部相当位置の上側を補強することになる開口部上側補強リングと、を備えている。
【０００９】
そして、上記縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間に対し、これと整合合致するように上記開口部下側補強リングと複数段の開口部リングおよび開口部上側補強リングにまたがる長さの縦梁を各リングの内側から組み込んで補強したことを特徴としている。
【００１０】
ここで、上記開口部リング自体が開口部下側補強リングおよび開口部上側補強リングと同等の強度を有している場合は別として、上記開口部下側補強リングと開口部上側補強リングはその機能よりして特に開口部リングよりも水平方向での耐圧強度が高められていることが望ましい。また、上記縦梁収容空間に組み込まれた縦梁はその全周において地下沈設構造物と溶接接合される。
【００１１】
したがって、この請求項１，２に記載の発明では、必要数の圧入リングを積み上げる過程で縦梁収容空間が形成されることから、その必要数の圧入リングの積み上げが完了した時点で、縦梁収容空間に整合合致するようにその複数段の圧入リングにまたがる長さの縦梁を該圧入リングの内側から組み込むことにより、この縦梁と開口部下側補強リングおよび開口部上側補強リングをもって上記開口部の補強構造が構築される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２の記載を前提として、上記開口部下側補強リングと開口部リングおよび開口部上側補強リングは、いずれも複数の鋼製セグメントを互いに連結することによりリング状のものとして形成されていて、上記縦梁用凹部では、隣接する一般部の鋼製セグメント同士の間に、縦梁外周長と同等の内周長を有する厚みの薄い鋼製セグメントをそれに隣接し且つ一般部の鋼製セグメントとは一端部の形状が異なる鋼製セグメントとともに挟み込んで連結することにより凹状に形成されているとともに、各リングの内側からの縦梁の組み込みを可能にするためにその縦梁用凹部の開口側の周長は奧部側の周長と同一もしくはそれよりも大きく形成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３の記載を前提として、上記縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間に縦梁を組み込んだ状態では、その縦梁の内周面が各リングの内周面とほぼ同一面をなすように設定されていることを特徴としている。
【００１４】
したがって、これらの請求項３，４に記載の発明では、地上にて複数の鋼製セグメントをもって各リングを組み立てた上で、これを順次地中に圧入沈設することで地下沈設構造物が構築される。
【００１５】
ここで、縦梁用凹部の円周方向での両側面が例えば各リングの軸心を指向するような平面をもって形成されていると、その縦梁用凹部の開口側の周長は奧部側の周長よりも小さくなって、各リングの内側から縦梁収容空間に向けてそれに整合合致する縦梁を組み込むことが不可能となる。そこで、請求項３に記載の発明では、各リングの内側からの縦梁の組み込みを可能にするためにその縦梁用凹部の開口側の周長は奧部側の周長と同一もしくはそれよりも大きく形成されていることを条件としている。
【００１６】
同時に、縦梁が各リングの内側に張り出すとそれらの各リングをもって構築された地下沈設構造物の有効内径寸法が制約されることとなって好ましくないので、これを回避するために、請求項４に記載の発明では、上記縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間に縦梁を組み込んだ状態では、その縦梁の内周面が補強用沈設体の内周面とほぼ同一面をなすように設定されていることを条件としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４の記載を前提として、上記鋼製セグメントは、周方向に延在する少なくとも上下一対の主桁と、これらの主桁の両端部同士を連結する左右一対の継手板と、この継手板と同方向に延在する複数の縦リブおよび外側表層部として機能するスキンプレートとから形成されている一方、上記縦梁は、少なくとも上下一対の主桁と、これらの主桁の両端部同士を連結する左右一対の側板、およびこの側板と同方向に延在する複数の縦リブとから形成されていることを特徴としている。
【００１８】
すなわち、縦梁は、縦梁用凹部同士の整合をもって形成された縦梁収容空間にこれと重なり合うようにして収容されることから、請求項５に記載の発明では少なくとも縦梁についてはスキンプレートを必要としないことを明確化している。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、必要数の圧入リングの積み上げをもって形成された縦梁収容空間に縦梁を組み込むだけで開口部の補強構造が構築されることから、従来のような鉄筋の配置やコンクリートの打ち込み、さらにはそれに伴う養生期間も不要となり、工数削減と工期短縮に大きく貢献できる利点がある。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、複数の鋼製セグメントを互いに連結することにより各リングが形成されることから、地上にてリングを組み立てながらこれを地中に順次圧入沈設することができるようになり、その作業性，取り扱い性が一段と良好なものとなるほか、縦梁は縦梁収容空間に対して各リングの内側から組み込むことができるので、その組み込み作業性もきわめて良好なものとなる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、縦梁を縦梁収容空間に組み込んだ状態ではその縦梁の内周面が各リングの内周面とほぼ同一面をなすように設定されていることから、構築された地下沈設構造物の有効内径寸法が縦梁の配置によって制約されることがない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１，２は発明の好ましい実施の形態を示す図であり、鋼製セグメント圧入工法によって構築された地下沈設構造物（以下、単に沈設構造物という）１の概略構造を示している。
【００２３】
同図に示すように、沈設構造物１は、リング状沈設体としての短円筒状の圧入リング２，２…を順次圧入沈設させながら鉛直方向に多数段にわたって積み重ねて、図示外のボルトとナットにて相互に締結することによって、例えば直径に比してその深さが数倍程度大きな筒状壁体として構成される。また、各圧入リング２，２…は後述するように円周方向において円弧状をなす複数の鋼製セグメントに分割されていて、予めボルトとナットとを用いて鋼製セグメント同士を締結することにより上記圧入リング２，２…として組み立てられる。
【００２４】
そして、上記沈設構造物１の構築後に、例えば他の管路３との接続のために複数の圧入リング２，２…にまたがるようにしてその一部を切除することにより円形の開口部４を形成することになるが、本実施の形態では、その開口形成に先立って、開口部４となるべき部位をその上下左右から取り囲むようにして枠状の補強構造部（図１，３において斜線を付した部分）５を上記沈設構造物１の構築段階で同時に形成する。なお、上記開口部４は構築後の沈設構造物１の内側から溶断等によって形成される。
【００２５】
本実施の形態では、圧入リング２，２…として、上部側複数段の一般部リング２Ａ，２Ａ…のほか、後から開口部４が形成されることになる同じく複数段の開口部リング２Ｂ，２Ｂ…と、開口部４が形成される部位の下段側および上段側にそれぞれ位置してこれを補強することになる開口部下側補強リング２Ｃおよび開口部上側補強リング２Ｄと、最も下段の刃口リング２Ｅとを併用するものとし、さらに上記開口部下側補強リング２Ｃから開口部上側補強リング２Ｄにまたがるようにして後から組み込まれる左右一対の縦梁６を併用するものとする。これら開口部下側補強リング２Ｃと開口部上側補強リング２Ｄおよび縦梁６は上記の枠状の補強構造部５を形成することになる。
【００２６】
上記沈設構造物１の構築のための施工手順としては、図１に示すように刃口７を備えた最下段の刃口リング２Ｅを施工場所の地表面Ｇに据え付けるとともに、その上に開口部下側補強リング２Ｃを積み上げて中間組立体とし、図示しない油圧式の圧入装置を用いてこの中間組立体を地中に圧入沈設する。そして、圧入後に例えばバケット系掘削機等を用いて中間組立体の内部の土砂を掘削する。
【００２７】
続いて、上記中間組立体の上に一段もしくは二段の開口部リング２Ｂを積み上げて中間組立体としてのリング段数を増やし、上記と同様に増やしたリング段数分だけ再度圧入沈設した上で、その中間組立体の内部の土砂を掘削する。そして、このような一段もしくは複数段の圧入リング２の積み上げと地中への圧入沈設および内部掘削とを順次繰り返すことにより図１に示したような沈設構造物１が構築される。
【００２８】
ここで、上記一般部リング２Ａ，２Ａ…は、図３，４に示すように六等分された円弧状の鋼製セグメント１２，１２…同士を突き合わせてボルトとナットとで相互に締結することにより構成され、これら一般部リング２Ａ，２Ａ…の積み上げの際には、図１に示すように鋼製セグメント１２，１２…同士の突き合わせ部の位相が上下段でずれるように交互に配置するものとする。そして、上記一般部リング２Ａを構成することになる個々の鋼製セグメント１２，１２…は、図５に示すように、上下一対の主桁１３，１３と左右一対の継手板１４，１４のほかその継手板１４，１４と平行に配置される断面略Ｌ字状の複数の縦リブ１５，１５…および外表面を構成するスキンプレート１６とから構成され、上記主桁１３，１３および継手板１４，１４には相手側となる鋼製セグメントとのボルト結合のために複数のボルト穴１７が形成される。
【００２９】
一方、上記開口部下側補強リング２Ｃと開口部リング２Ｂおよび開口部上側補強リング２Ｄは基本的にはいずれも同一構造であって、図６〜８に示すように、図５と同様の四個の鋼製セグメント１２，１２…のほか一端がテーパ形状とされた左右勝手違いの一対の調整用セグメント１８，１８および同じく左右勝手違いの一対の縦梁設置用セグメント１９，１９とを互いに突き合わせてボルトとナットで相互に締結することにより、左右の縦梁用凹部２０を有したものとして構成される。そして、これらの開口部下側補強リング２Ｃと開口部リング２Ｂ，２Ｂ…および開口部上側補強リング２Ｄをそれぞれ積み上げる際には、その縦梁用凹部２０，２０…同士が互いに整合一致するように積み上げられる。同時に、各縦梁用凹部２０，２０…の内側面２０ａ，２０ａは互いに平行となるように設定されている。これは、後述するように複数の縦梁用凹部２０，２０…をもって形成される縦梁収容空間３０に対して内側から縦梁６を組み込むためには、その縦梁用凹部の２０の開口側の周長を奥部側の周長と同一もしくはそれよりも大きく形成しておく必要があるからである。
【００３０】
図７は上記調整用セグメント１８の詳細を、図８は同じく縦梁設置用セグメント１９の詳細をそれぞれ示しており、両者ともに図５に示した鋼製セグメント１２と同様に、上下一対または三枚構成の主桁２１，２１と左右一対の継手板２２，２２のほか、その継手板２２，２２と平行に配置される断面略Ｌ字状の複数の縦リブ２３，２３および外表面を構成するスキンプレート２４とから構成され、上記主桁２１，２１および継手板２２，２２には複数のボルト穴２５，２５…が形成される。
【００３１】
ただし、上記縦梁設置用セグメント１９，１９は縦梁用凹部２０を形成するものであるために、その主桁２１，２１や継手板２２，２２等の幅寸法（図８の（Ａ）の厚み寸法ａ）は他のセグメント１２，１８の半分程度に設定される。また、上記開口部下側補強リング２Ｃおよび開口部上側補強リング２Ｄを構成することになる鋼製セグメント１２，１２…や調整用セグメント１８，１８および縦梁設置用セグメント１９，１９については、その機能よりして開口部リング２Ｂ，２Ｂ…側のものと比べて特に主桁１３，２１等の板厚が大きく設定されてその強度の向上が図られている。
【００３２】
したがって、上記のように開口部下側補強リング２Ｃおよび開口部上側補強リング２Ｄとともに必要数の開口部リング２Ｂ，２Ｂ…を積み上げることにより、各リング２Ｃ，２Ｄ，２Ｂの縦梁用凹部２０，２０同士の整合一致をもって、そのリング段数分の長さを有する左右一対の縦梁収容空間３０が形成される。
【００３３】
こうして、沈設構造物１の構築過程で上記補強構造部５の一部となる開口部下側補強リング２Ｃおよび開口部上側補強リング２Ｄとともに左右一対の縦梁収容空間３０，３０が形成されたならば、図１〜３のほか図９に示すようにその縦梁収容空間３０，３０に内側からそれぞれ縦梁６を組み込んで固定する。
【００３４】
この縦梁６は、図１０に示すように複数段の主桁３１，３１…と左右一対の側板３２，３２および縦リブ３３，３３とをもって縦梁収容空間３０に合致し得る縦長のフレーム構造のものとして形成され、図１１に示すように縦梁収容空間３０に対して内側より組み込んだ上でその全周が溶接接合される。これより、上記開口部下側補強リング２Ｂと開口部上側補強リング２Ｄおよび縦梁６とをもって開口部４となるべき領域を取り囲むような補強構造部５が形成されることになる。
【００３５】
この後、上記沈設構造物１が所定深度まで沈設した段階で、複数の開口部リング２Ｂ，２Ｂ…にまたがるようにして沈設構造物１の内側から溶断等の手段をもって開口部４を形成する。この時、開口部リング２Ｂ，２Ｂ…の一部の主桁等が切断除去されることに伴いその開口部リング２Ｂ，２Ｂ…での荷重負担能力が低下することになるが、代わってその回りに予め構築される補強構造部５に本来開口部リング２Ｂ，２Ｂ…が負担すべき荷重を分散させて負担させることで強度低下を補うことができるようになる。
【００３６】
このように本実施の形態によれば、沈設構造物１を構築する過程で同時に開口部４のまわりに補強構造部５が構築されることから、従来の工法に比べて工数削減と工期の短縮を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、地下沈設構造物の正面説明図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図１の要部拡大説明図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図。
【図５】（Ａ）は図４の一般部リングを構成することになる鋼製セグメントの拡大断面図、（Ｂ）はその正面説明図。
【図６】図３のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図。
【図７】（Ａ）は図６の開口部リングを構成することになる調整用セグメントの拡大断面図、（Ｂ）はその正面説明図。
【図８】（Ａ）は図６の開口部リングを構成することになる縦梁設置用セグメントの拡大断面図、（Ｂ）はその正面説明図、（Ｃ）はその左側面図。
【図９】図６の状態から縦梁を組み込む際の断面説明図。
【図１０】（Ａ）は図９に示す縦梁の拡大断面説明図、（Ｂ）はその正面説明図。
【図１１】図９の状態から縦梁の組み込みが完了した状態を示す断面説明図。
【符号の説明】
１…地下沈設構造物
２…圧入リング
２Ａ…一般部リング
２Ｂ…開口部リング
２Ｃ…開口部下側補強リング
２Ｄ…開口部上側補強リング
４…開口部
５…補強構造部
６…縦梁
１２…鋼製セグメント
１３…主桁
１４…継手板
１５…縦リブ
１６…スキンプレート
１８…調整用セグメント
１９…縦梁設置用セグメント
２０…縦梁用凹部
２１…主桁
２２…継手板
２３…縦リブ
２４…スキンプレート
３０…縦梁収容空間
３１…主桁
３２…側板
３３…縦リブ
【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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