(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる方法において、
フレームに前記羽根付鋼管杭を把持する把持手段を設けた羽根付鋼管杭支持装置を施工する杭芯位置に設置し、
前記把持手段を用いて前記羽根付鋼管杭を立脚し、
この立脚した羽根付鋼管杭の上方より前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置を貫通させながらケーシングドライバを下降させ、
前記ケーシングドライバの回転中心と前記立脚した羽根付鋼管杭の杭芯とを合致させるように、前記鋼管杭支持装置上に前記ケーシングドライバを載置させ、
前記鋼管杭チャッキング装置により羽根付鋼管杭を把持し、前記ケーシングドライバによって前記羽根付鋼管杭の回転および圧入を可能とすることを特徴とする羽根付鋼管杭の装着方法。
【請求項２】
回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる方法において、
フレームに前記羽根付鋼管杭を把持する把持手段を設けた羽根付鋼管杭支持装置を施工する杭芯位置に設置し、
前記把持手段を用いて前記羽根付鋼管杭を立脚し、
この立脚した羽根付鋼管杭の上方より前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置を貫通させながらケーシングドライバを下降させ、
前記ケーシングドライバの回転中心と前記立脚した羽根付鋼管杭の杭芯とを合致させるように、前記鋼管杭支持装置上に前記ケーシングドライバを載置させ、
前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置と前記羽根付鋼管杭の鋼管外周部との隙間を塞ぐスペーサを上方より挿入し、
前記鋼管杭チャッキング装置により、前記スペーサとともに羽根付鋼管杭を把持し、前記ケーシングドライバによって前記羽根付鋼管杭の回転および圧入を可能とすることを特徴とする羽根付鋼管杭の装着方法。
【請求項３】
回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる方法において、
フレームに前記羽根付鋼管杭を把持する把持手段を設けた羽根付鋼管杭支持装置を施工する杭芯位置に設置し、
前記把持手段を用いて前記羽根付鋼管杭を立脚し、
この立脚した羽根付鋼管杭の上方よりスペーサが装着された前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置を貫通させながらケーシングドライバを下降させ、
前記ケーシングドライバの回転中心と前記立脚した羽根付鋼管杭の杭芯とを合致させるように、前記鋼管杭支持装置上に前記ケーシングドライバを載置させ、
前記鋼管杭チャッキング装置により、前記スペーサとともに羽根付鋼管杭を把持し、前記ケーシングドライバによって前記羽根付鋼管杭の回転および圧入を可能とすることを特徴とする羽根付鋼管杭の装着方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載の羽根付鋼管杭の装着方法において、
地面上に印された杭芯に、前記鋼管杭支持装置に設けられた杭芯合わせ手段を合致させるように前記鋼管杭支持装置を設置することを特徴とする羽根付鋼管杭の装着方法。
【請求項５】
回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる装置において、
この回転式ケーシングドライバの下方に、前記羽根付鋼管杭を把持する羽根付鋼管杭支持装置が設けられ、
前記回転式ケーシングドライバは、鋼管杭を把持するチャッキング装置に前記羽根付鋼管杭の羽根が通過できない構成から成ることを特徴とする羽根付鋼管杭の装着装置。
【請求項６】
請求項５に記載の羽根付鋼管杭の装着装置において、
前記回転式ケーシングドライバは、前記羽根付鋼管杭を把持するチャッキング装置を有し、前記チャッキング装置には、把持する羽根付鋼管杭との間に形成される隙間を塞ぐスペーサを固定する固定手段を有することを特徴とする羽根付鋼管杭の装着装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の羽根付鋼管杭の装着装置において、
前記羽根付鋼管杭支持装置は、前記回転式ケーシングドライバが載置可能に形成され、中央部に前記羽根付鋼管杭の羽根径より僅かに大径の孔が穿設されたフレームと、
前記フレーム上に前記鋼管杭を把持する把持手段と、
前記ケーシングドライバの回転中心と杭芯とを合致させる位置合せ手段とから構成されることを特徴とする羽根付鋼管杭の装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築、土木の基礎工事に使用される、先端に羽根を有するねじ込み式の大口径羽根付鋼管杭を回転式ケーシングドライバ装着する羽根付鋼管杭の装着方法と装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築、土木の基礎工事に使用される羽根付鋼管杭として、特開平１１−３６２８７号公報や特開２０００−１７０１６４号公報で開示されたものが知られている。これは鋼管の直径より羽根径の方が大きいことと、羽根は一般的に先端のみに取付けられていることを特徴とする。この羽根付き鋼管杭を地盤に回転圧入する場合、鋼管部をケーシングドライバのバンド装置で把持して行う。従って回転式ケーシングドライバにあらかじめバンド装置と鋼管との間を埋めるスペーサを装着するが、装着後羽根付き鋼管杭を上方から挿入しようとすると、羽根部がバンド装置を通過できないという問題を生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解決するため特開２０００−２４８５４９号公報が開示されている。これはスペーサに羽根の螺旋ピッチに対応する凹溝を形成したものである。しかしこれは、鋼管杭の先端羽根部の形状が限定され、螺旋ピッチまたは形状が異なる鋼管杭が多数ある現場ではそれぞれの螺旋羽根に適合するスペーサを準備し交換しなければならない。またスペーサに螺旋の溝を設けることは、一般的な溝のないものに比べコストが高くなるという欠点を有する。
【０００４】
さらに羽根径よりもバンド装置の内径の方が大きくなければ、羽根がバンド装置を通過できないため、羽根径に合わせたバンド装置を有する大型のケーシングドライバを準備しなければならないという問題を生じる。このため、敷地境界際の工事を行う場合、杭芯位置がケーシングドライバの機械幅に左右されるため、近接施工に支障を生じるという問題が生じる。
【０００５】
それ以外の方法として先端羽根径に見合う孔を地盤に明け、そこに羽根付き鋼管杭の羽根部分を地盤に挿入し杭を垂直に立て、上方よりケーシングドライバをクレーンで吊って挿入する方法が考えられる。しかし、羽根付き鋼管杭を垂直に立てる場合、地盤にあけた孔に挿入した状態では不安定である。さらにケーシングドライバには鋼管を把持するためのスペーサが取付けられており、スペーサの内径と鋼管の外径との隙間は僅少であることから、鋼管杭の上方からケーシングドライバを吊り下げて、鋼管をスペーサの内径部に嵌挿させることは位置合わせに手間取るため作業能率が悪い。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、大口径の先端羽根付き鋼管杭を回転式ケーシングドライバに安全かつ能率良く装着する方法と、様々な形状の先端羽根付き鋼管杭に対応できると共に、先端の羽根径よりもバンド装置の内径が小径であっても鋼管杭を装着できる装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の羽根付鋼管杭の装着方法は、請求項１の発明では、回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる方法において、フレームに前記羽根付鋼管杭を把持する把持手段を設けた羽根付鋼管杭支持装置を施工する杭芯位置に設置し、前記把持手段を用いて前記羽根付鋼管杭を立脚し、この立脚した羽根付鋼管杭の上方より前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置を貫通させながらケーシングドライバを下降させ、前記ケーシングドライバの回転中心と前記立脚した羽根付鋼管杭の杭芯とを合致させるように、前記鋼管杭支持装置上に前記ケーシングドライバを載置させ、前記鋼管杭チャッキング装置により羽根付鋼管杭を把持し、前記ケーシングドライバによって前記羽根付鋼管杭の回転および圧入を可能とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる方法において、フレームに前記羽根付鋼管杭を把持する把持手段を設けた羽根付鋼管杭支持装置を施工する杭芯位置に設置し、前記把持手段を用いて前記羽根付鋼管杭を立脚し、この立脚した羽根付鋼管杭の上方より前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置を貫通させながらケーシングドライバを下降させ、前記ケーシングドライバの回転中心と前記立脚した羽根付鋼管杭の杭芯とを合致させるように、前記鋼管杭支持装置上に前記ケーシングドライバを載置させ、前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置と前記羽根付鋼管杭の鋼管外周部との隙間を塞ぐスペーサを上方より挿入し、前記鋼管杭チャッキング装置により、前記スペーサとともに羽根付鋼管杭を把持し、前記ケーシングドライバによって前記羽根付鋼管杭の回転および圧入を可能とするものである。
請求項３の発明は、回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる方法において、フレームに前記羽根付鋼管杭を把持する把持手段を設けた羽根付鋼管杭支持装置を施工する杭芯位置に設置し、前記把持手段を用いて前記羽根付鋼管杭を立脚し、この立脚した羽根付鋼管杭の上方よりスペーサが装着された前記ケーシングドライバの鋼管杭チャッキング装置を貫通させながらケーシングドライバを下降させ、前記ケーシングドライバの回転中心と前記立脚した羽根付鋼管杭の杭芯とを合致させるように、前記鋼管杭支持装置上に前記ケーシングドライバを載置させ、前記鋼管杭チャッキング装置により、前記スペーサとともに羽根付鋼管杭を把持し、前記ケーシングドライバによって前記羽根付鋼管杭の回転および圧入を可能とするものである。
【０００９】
請求項４の発明は、地面上に印された杭芯に、前記鋼管杭支持装置に設けられた杭芯合わせ手段を合致させるように前記鋼管杭支持装置を設置するものである。
【００１０】
また、本発明の羽根付鋼管杭の装着装置は、請求項５の発明は、回転式ケーシングドライバを用いて、羽根付鋼管杭を把持し地盤に回転および圧入させる装置において、この回転式ケーシングドライバの下方に、前記羽根付鋼管杭を把持する羽根付鋼管杭支持装置が設けられ、前記回転式ケーシングドライバは、鋼管杭を把持するチャッキング装置に前記羽根付鋼管杭の羽根が通過できない構成から成るものである。
【００１１】
請求項６の発明は、前記回転式ケーシングドライバは、前記羽根付鋼管杭を把持するチャッキング装置を有し、前記チャッキング装置には、把持する羽根付鋼管杭との間に形成される隙間を塞ぐスペーサを固定する固定手段を有するものである。
【００１２】
請求項７の発明は、前記羽根付鋼管杭支持装置は、前記回転式ケーシングドライバが載置可能に形成され、中央部に前記羽根付鋼管杭の羽根径より僅かに大径の孔が穿設されたフレームと、前記フレーム上に前記鋼管杭を把持する把持手段と、前記ケーシングドライバの回転中心と杭芯とを合致させる位置合せ手段とからなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の羽根付鋼管杭の装着方法と装着装置の実施の形態を図１〜図５により説明する。
【００１４】
図１は本発明に用いられる回転式ケーシングドライバの正面図、図２はその平面図、図３は図２のIII−III線に沿う部分断面図、図４は図１のIV−IV線に沿う矢視図、図５は図４のV−V線断面図である。これらの図において、１は回転式ケーシングドライバ（以下ケーシングドライバという）、２は杭心位置合せを兼ねた羽根付き鋼管杭支持装置である。
【００１５】
ここでケーシングドライバ１は、ジャッキシリンダ３によって水平位置に調整されるベースフレーム４と、ベースフレーム４の四隅に立脚させたガイドポスト５と、前記ベースフレーム４に一端を取付けたスラストシリンダ６によって前記ガイドポスト５に沿って昇降される回転駆動装置７と、この回転駆動装置７の回転側部分に取付けた鋼管杭１００をチャッキングするためのバンド装置８とによって構成されている。
【００１６】
前記回転駆動装置７は図１に示すように外歯付の旋回ベアリング９と、この旋回ベアリング９の外歯と噛み合い、旋回ベアリング９を回転させるピニオン１０と、このピニオン１０を駆動する遊星減速機付油圧モータ１１とから構成されている。
【００１７】
前記バンド装置８は、固定バンド８ａと固定バンド８ａにピン８ｃで揺動可能に連結された一対の可動バンド８ｄで構成されている。この固定バンド８ａは、旋回ベアリング９の回転体側であるアウターレースに固定されている。また可動バンド８ｄの他端にはバンドシリンダ１２が連結されており、このシリンダ１２によって、先端羽根付き鋼管杭１００のチャッキングや開放を行うようになっている。またこの羽根付き鋼管杭１００の外径がバンド装置８の内径より小さい場合は、ドーナッツ状の隙間を生じる。このためスペーサ１３でその隙間を埋めて、確実にバンド装置８で羽根付き鋼管杭１００をチャッキングできるようにする。このスペーサ１３は固定バンド８ａに取付けられる固定側スペーサ１３ａと２個の可動側スペーサ１３ｂで構成される。いずれもその下端部にはテーパ部１３ａ′、１３ｂ′（１３ａ’のみ図示）が設けられ、後述するバンド装置８と鋼管杭１００の間に挿入する際の案内となる。またこれらは図３に示すようにバンド装置８の外側より大径ボルト１４を差し込み、スペーサ１３のネジ部に螺合させることでスペーサ１３がバンド装置８に固定される。
【００１８】
前記羽根付き鋼管杭支持装置２は、地面に設置されるフレーム１５と、フレーム１５の上面に設けられたジャッキシリンダ３のフロート３ａが格納されるブラケット１５ａ、杭心合せ用丸棒１６を載せるＶ溝が設けられたブラケット１５ｂ、鋼管部１００ａを把持するためのサポートシリンダ１７を固定するためのプレート１５ｃ、それに前記サポートシリンダ１７によって構成される。ここでフレーム１５の中央部には羽根付き鋼管杭１００の羽根部１００ｂが嵌挿可能に羽根径より僅かに大きい孔１５ｄが穿設されている。また前記サポートシリンダ１７のロッドの端部には鋼管部１００ａの外形に合わせた円弧状のサポート１７ａが取付けられている。ここでサポートシリンダ１７が最縮小の状態にあった時、相対するサポート１７ａによって形成される空間部を鋼管杭１００の羽根部１００ｂが貫通可能に構成されている。一方サポートシリンダ１７が最伸長の状態にある時、相対するサポート１７ａによって形成される空間部の中心がほぼ杭芯になるように取付けられている。またＶ溝が設けられたブラケット１５ｂは、Ｖ溝に２本の丸棒１６をクロスさせるように載せたとき、そのクロス点が孔１５ｄの中心となり、かつケーシングドライバ１のジャッキシリンダ３のフロート３ａを、ブラケット１５ａに格納するようにケーシングドライバ１をフレーム１５に載置した時、バンド装置８の回転中心に合致するようにフレーム１５上に取付けられている。なおフレーム１５上に設けられたこれらの装置は、ケーシングドライバ１のベースフレーム４と干渉しないように構成されている。
【００１９】
次に、大口径の先端羽根付き鋼管杭を杭芯にセットするとともに、上記で述べたケーシングドライバ１に前記鋼管杭１００を装着する方法について図１ないし図８に基づいて説明する。
【００２０】
まず、鋼管杭１００を回転圧入する杭芯位置（木杭１０１で予め定めた位置）に、鋼管杭支持装置２をセットする。すなわち図４、図５で示すように、丸棒１６をクロスさせてブラケット１５ｂに載置したフレーム１５を地面に水平に設置する。この際前記丸棒１６のクロス点を地面に打ち込まれている木杭１０１の位置に合わせる。設置後丸棒１６及び木杭１０１を撤去する。
【００２１】
次に図６に示すように羽根付き鋼管杭１００をフレーム１５の孔１５ｄに挿入する。そしてサポートシリンダ１７を伸長させ、サポート１７ａで鋼管部１００ａを把持する。これにより鋼管杭１００はフレーム１５の上面に対し垂直に立脚する。ここで、サポートシリンダ１７を最大に伸長させた時、鋼管部１００ａが小径のため把持出来ないかどうかは事前にわかるため、把持できない場合は前述のスペーサ８のような隙間を埋めるリング（図示しない）をサポート１７ａに取付ければ良い。
【００２２】
次にケーシングドライバ１を鋼管杭支持装置２に載置する。この場合、ケーシングドライバ１を別途準備するクレーン等により吊上げ、まずケーシングドライバ１のバンド装置８の中央部が、鋼管杭１００の頂部をくぐるようにケーシングドライバ１を徐々に下降させる。そしてケーシングドライバ１のジャッキシリンダ３のフロート３ａがフレーム１５の上面に近づいたら、そのフロート３ａを、ブラケット１５ａの位置に合わせるようにさらにケーシングドライバ１を下降させて、最終的にフロート３ａをブラケット１５ａに格納させる。この時バンド装置８にはスペーサ１３を取付けていないため、上方より鋼管杭１００を通した時バンド装置８の内径と鋼管部１００ａの外径との隙間に余裕がある。従って鋼管杭１００の頂部を作業員が案内させなくても容易にバンド装置８を通過させることができる。
【００２３】
次に鋼管杭１００の鋼管部１００ａをバンド装置８で把持するため、スペーサ１３を取付ける。まずバンド装置８のバンドシリンダ１２を伸長させ、可動バンド８ｄを開放させる。そして図８で示すように、固定側スペーサ１３ａを上方より吊り下げ、鋼管杭１００の鋼管部１００ａと固定バンド８ａとの間に挿入する。この時固定側スペーサ１３ａの下端部にテーパ部１３ａ′が設けられているため、これによって案内されて挿入される。この時可動バンド８ｄが開放されているため、多少鋼管杭１００の芯を動かすことができる。そして固定バンド８ａの外側より大径ボルト１４を挿入し、固定側スペーサ１３ａのネジ部に螺合させ、固定側スペーサ１３ａを固定バンド８ａに固定する。同様の手順で可動側スペーサ１３ｂを可動バンド８ｄに装着する。そしてバンドシリンダ１２を縮小させて鋼管部１００ａをしっかりと把持する。
【００２４】
次にサポートシリンダ１７を縮小させてサポート１７ａによる鋼管部１００ａの把持を解く。この状態から羽根付き鋼管杭１００の掘削が開始される。すなわちバンド装置８で鋼管部１００ａを把持しているので、油圧モータ１１を駆動させるとピニオン１０が駆動され、これによってピニオン１０と噛み合う外歯付き旋回ベアリング９を回転させる。従って旋回ベアリング９のアウターレースに固定されたバンド装置８が回転し、把持された鋼管杭１００が回転することになる。この時フレーム１５に穿設された孔１５ｄは鋼管杭１００の羽根部１００ｂの外径より僅かに大きいため、支障なく回転させることができる。またスラストシリンダ６を縮小させることにより、バンド装置８と一体の回転駆動装置７をガイドポスト５に沿って下降させることができ、油圧モータ１１の駆動とスラストシリンダ６の縮小により先端羽根付き鋼管杭１００を地盤に回転圧入させることができる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、ケーシングドライバ１を鋼管杭支持装置２に載置した後、上方からスペーサ１３を吊り下げてバンド装置８に固定する方法について述べたが、図９および図１０に示すように、ケーシングドライバ１を鋼管杭支持装置２に載置する前に予めスペーサ１３をバンド装置８に装着し、ケーシングドライバ１を、バンド装置８にスペーサ１３が装着された状態で鋼管杭１００の上方から降下させ、鋼管杭１００の頂部をくぐらせて鋼管杭支持装置２に載置するようにしても良い。
すなわち、バンド装置８の内側部にボルト１４により予めスペーサ１３を装着しておく。スペーサ１３には、固定側および可動側のスペーサ１３ａ、１３ｂの下端内側部に、それぞれテーパ部１３ａ”、１３ｂ”（１３ａ”のみ図示）を設けることが望ましく、これにより、スペーサ１３が装着された状態でケーシングドライバ１を降下させ、バンド装置８が鋼管杭１００の頂部をくぐるときにケーシングドライバ１が、このテーパ部１３ａ”、１３ｂ”により案内されてスムーズに鋼管杭１００に挿入される。この時、鋼管部１００ａとスペーサ１３ａ、１３ｂとの間には間隔δの隙間が形成されているため容易に挿入できる。また、鋼管杭１００の頂部に図１０に示すような着脱可能な円錐形状の一部から成る案内具１０１を被すことで鋼管杭１００の頂部をくぐらせるようにケーシングドライバ１を下降させた際、前述のテーパ部１３ａ”、１３ｂ”の効果と相俟って、さらに挿入を容易にすることができる。そして、ケーシングドライバ１を鋼管杭支持装置２に載置した後は、バンドシリンダ１２を縮小させてバンド装置８により鋼管部１００ａをしっかり把持する。
以上、本実施の形態によれば、設置したケーシングドライバ１の上方より羽根付き鋼管杭１００を挿入させる必要がないため、鋼管部１００ａをチャッキングできるバンド装置８を備えたケーシングドライバ１を用いることができ、大型のケーシングドライバを必要とせず、コストの低減と、従来と比べ敷地境界際の工事が容易となる効果を奏する。
【００２６】
なお、鋼管杭１００とバンド装置８との隙間を埋めるスペーサ１３は、螺旋のない一般的に用いられるスペーサで良く、鋼管部１００の径が同じであれば、先端の羽根形状が違っても対応できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の羽根付鋼管杭の装着方法は、羽根付鋼管杭を支持する鋼管杭支持装置を回転式ケーシングドライバの下方に配置したことにより、羽根付鋼管杭を垂直に立脚させることができ、事前に孔を形成することなく、羽根付鋼管杭の上方から鋼管杭の頂部をくぐるようにケーシングドライバを下降させて装着することができる。
【００２８】
また、本発明の羽根付鋼管杭の装着装置は、上述した方法を実現でき、ケーシングドライバのチャッキング装置にスペーサを固定可能にすることで、ケーシングドライバを鋼管杭に向けて下降させるときにスペーサを取り外しておけば、鋼管杭の外周と、チャッキング装置との間にドーナッツ状の大きな隙間が確保でき、鋼管部とケーシングドライバとが干渉することなく安全かつ能率良く鋼管杭をケーシングドライバに装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の羽根付鋼管杭の装着方法および装着装置に用いられる回転式ケーシングドライバの正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う部分断面図である。
【図４】図１のIV-IV線に沿う矢図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】鋼管杭支持装置のフレームの孔に鋼管杭の羽根を挿入した状態を示す図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】スペーサを挿入する状態を示す図である。
【図９】他の実施の形態を示す、図３に対応する図である。
【図１０】他の実施の形態によりケーシングドライバを鋼管杭に挿入させる状態を示す図である。
【符号の説明】
１；ケーシングドライバ、２；鋼管杭支持装置、８；バンド装置、８ａ；固定バンド、８ｄ；可動バンド、１３；スペーサ、１５；フレーム、１５ｂ；ブラケット、１６；丸棒、１７；サポートシリンダ、１００；鋼管杭、１００ａ；鋼管部、１００ｂ；羽根部。
【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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