(57)【要約】  【課題】地下水が存在する地山での施工に際し、継手の嵌合部に地下水が侵入するのを防止することができ、これにより薬液注入工などの補助工法の必要がなく、施工を短期間で、かつ低コストで実施することができる地下構造物の構築構築工法を提供する。  【解決手段】地山に先行して挿入される覆工エレメントの継手のうち、後行して地山に挿入される覆工エレメントの継手に嵌合されるもの（被防護継手）６，９に、その嵌合溝１５の長手方向に沿う開口部１６を覆うように防護部材３０を取り付けるとともに、被防護継手６，９の嵌合溝１５内部にゲル状充填材３１を密に充填しておく。また、被防護継手６，９に嵌合される継手の湾曲部先端との間を閉塞するための水膨張性のシール部材１４を取り付けておく。  【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵌合溝を形成する断面略Ｃ字形の継手が長手方向に沿って設けられた多数の長尺の覆工エレメントを、隣接するエレメントどうしの前記継手を嵌合させながら並列させて順次地山に挿入することにより、地下構造物を構築する工法であって、
地山に先行して挿入される前記覆工エレメントの前記継手のうち、後行して地山に挿入される前記覆工エレメントの前記継手に嵌合されるもの（以下、被防護継手という）に、その嵌合溝の長手方向に沿う開口部を覆うように防護部材を取り付けるとともに、該被防護継手の嵌合溝内部にゲル状充填材を密に充填しておくことを特徴とする地下構造物の構築工法。
【請求項２】
前記継手は基部と、この基部からそれぞれ延びて前記嵌合溝を形成する板状部及び湾曲部とからなり、前記被防護継手の前記板状部表面に、該被防護継手に嵌合される継手の前記湾曲部先端との間を閉塞するための水膨張性のシール部材を取り付けておくことを特徴とする請求項１記載の地下構造物の構築工法。
【請求項３】
前記防護部材は、前記被防護継手の前記嵌合溝の開口部を覆うように配置される防護ボードと、長手方向に沿う一方の端部が前記板状部側の継手表面に固着されるとともに、他方の端部が前記防護ボードに固着される第１防護シートと、長手方向に沿う一方の端部が前記湾曲部側の継手表面に固着されるとともに、他方の端部が前記防護ボードに固着される第２防護シートとからなることを特徴とする請求項２記載の地下構造物の構築工法。
【請求項４】
前記防護ボードは、撓み性を有するボードからなることを特徴とする請求項３記載の地下構造物の構築工法。
【請求項５】
前記第１，第２防護シートは、光硬化型の樹脂シートからなることを特徴とする請求項３記載の地下構造物の構築工法。
【請求項６】
地山に後行して挿入される前記覆工エレメントの先端部には掘削装置と、この掘削装置と前記覆工エレメントとの間に位置する中間エレメントとが連結され、
前記掘削装置はその側部に、前記被防護継手に嵌合され、かつ先端部にスクレーパが設けられた前記継手と同形状の継手を有し、前記中間エレメントはその側部に、前記被防護継手に嵌合される清掃継手を有し、
地山に後行して挿入される前記覆工エレメントの地山への挿入に伴って、前記スクレーパにより前記防護ボードを前記被防護継手から徐々に離脱させることにより、前記第１，第２防護シートの各端部を前記掘削装置の前記継手を挟み込むようにその湾曲部及び板状部にそれぞれ当接させ、
また、前記中間エレメントの前記清掃継手により前記被防護継手の前記嵌合溝に充填されている前記ゲル状充填材を除去することを特徴とする請求項３，４又は５記載の地下構造物の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地下構造物の構築工法に関し、さらに詳細には、覆工エレメントを用いて鉄道線路や道路の下方に地下構造物を構築する工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路や道路の下方に立体交差する地下構造物を構築する工法の１つとして、長尺の多数の鋼製エレメントを地山に挿入して覆工を行うＨＥＰ＆ＪＥＳ(High Speed Element Pull & Jointed Element Structure) 工法が知られている。
【０００３】
この工法は、図１に示すように、例えば線路１下の地山に構造物の断面を区画するように、長尺の多数の覆工エレメント２，３を牽引又は推進により並列させて地山に順次挿入し、エレメント内部にコンクリートを打設して覆工壁４を構築した後、覆工壁４内方の地山を掘削して、覆工壁４を箱形ラーメン形式又は円形等の構造物とする工法である。
【０００４】
このような工法に使用する覆工エレメントとして、断面が四角形の基準覆工エレメントと、その側部に順次連設される断面コ字形の連設覆工エレメントとを用い、さらに各エレメント間の継手を全強状態に接合することができる構造とした工法について既に提案がされている（特許文献１，２参照）。
【０００５】
これらの基準覆工エレメント及び連設覆工エレメントは、いずれも鋼製のもので、その構造が図２及び図３に示されている。すなわち、基準覆工エレメント２は、図２に示すように、４枚のプレート５によって断面四角形に形成され、各隅角部には断面略Ｃ字形の継手６が長手方向に沿って設けられている。
【０００６】
また、連設覆工エレメント３は、図３に示すように、３枚のプレート７，８によって断面コ字形に形成され、各隅角部及びプレート７の開放側端部には上記継手６と同形状の継手９，１０が長手方向に沿ってそれぞれ設けられている。基準覆工エレメント２は最初に地山に挿入され、次いで、基準覆工エレメント２の両側部の地山に連設覆工エレメント３が挿入される。
【０００７】
その際、図４に一方側のみを示すように、連設覆工エレメント３は、その開放部側の継手１０を基準覆工エレメント２の継手６に嵌合させながら地山に挿入される。先行して地山に挿入された連設覆工エレメント３に並列させて、さらに後行する連設覆工エレメント３が地山に挿入され、この後行する連設覆工エレメント３は、その開放部側の継手１０を先行する連設覆工エレメントの隅角部側の継手９に嵌合させながら地山に挿入される。このようにして、連設覆工エレメント３を順次地山に挿入し、図１に示したような覆工壁４が構築される。なお、各エレメントの先端には外形形状がエレメントと同形状の掘削装置連結され、各エレメントは掘削装置により地山を掘削しながら推進又は牽引により発進側から到達側に向けて地山に挿入される。
【０００８】
継手６，９，１０は、いずれも鋼製のものであり、図５に拡大して示すように、基部１１と、基部１１からそれぞれ延びる傾斜板状部１２及び湾曲部１３とを備え、板状部１２の先端には膨出部１４が形成されている。継手どうしが嵌合する嵌合溝１５は、板状部１２と湾曲部１３との内面によって略Ｃ字形に規定され、一方の継手の膨出部１４が他方の継手の嵌合溝１５に嵌合されることにより、両継手が接合される。
【０００９】
このような継手を有する覆工エレメントからなる覆工壁４を本体構造物として利用する場合、部材に発生する引張力はエレメント間の継手により伝達されるため、継手部は十分な強度を必要とする。このため、嵌合時には十分な遊びが有るが、嵌合完了後、その空隙にグラウトを注入することにより固定し、引張力を負担させるようにしている。
【００１０】
ところで、エレメントの地山への挿入時、嵌合溝１５に土砂等の異物を噛み込んだり、あるいはグラウト注入時にこれが漏出したりすると、グラウト注入が不完全となり、継手は十分な強度を発現することができない。このため、この出願人は、エレメントが地山に挿入される前に継手を予め防護する方法について、これまでいくつか提案している（特許文献３、特許文献４及び特許文献５参照）。
【００１１】
しかしながら、上記各文献に記載された方法は、いずれも地下水が存在しない地山での施工を前提としている。このため、地下水が存在する地山での施工に適用すると、継手の嵌合部に地下水が侵入してくるのを避けることができない。このようなことから、地下水が存在する地山での施工に際しては、施工前に薬液注入により地山の地盤改良を行っているのが実状であり、結果として施工期間が長くなり、また施工コストが高くなるという問題が生じている。
【特許文献１】特開２０００−１２０３７２号公報
【特許文献２】特開２０００−１７９２８２号公報
【特許文献３】特開２００１−１２２２００号公報
【特許文献４】特開２００２−１６８１００号公報
【特許文献５】特開２００６−１６９７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、地下水が存在する地山での施工に際し、継手の嵌合部に地下水が侵入するのを防止することができ、これにより薬液注入工などの補助工法の必要がなく、施工を短期間で、かつ低コストで実施することができる地下構造物の構築工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、嵌合溝を形成する断面略Ｃ字形の継手が長手方向に沿って設けられた多数の長尺の覆工エレメントを、隣接するエレメントどうしの前記継手を嵌合させながら並列させて順次地山に挿入することにより、地下構造物を構築する工法であって、
地山に先行して挿入される前記覆工エレメントの前記継手のうち、後行して地山に挿入される前記覆工エレメントの前記継手に嵌合されるもの（以下、被防護継手という）に、その嵌合溝の長手方向に沿う開口部を覆うように防護部材を取り付けるとともに、該被防護継手の嵌合溝内部にゲル状充填材を密に充填しておくことを特徴とする地下構造物の構築工法にある。
【００１４】
より具体的には、前記継手は基部と、この基部からそれぞれ延びて前記嵌合溝を形成する板状部及び湾曲部とからなり、前記被防護継手の前記板状部表面に、該被防護継手に嵌合される継手の前記湾曲部先端との間を閉塞するための水膨張性のシール部材を取り付けておく。
【００１５】
また、前記防護部材は、前記被防護継手の前記嵌合溝の開口部を覆うように配置される防護ボードと、長手方向に沿う一方の端部が前記板状部側の継手表面に固着されるとともに、他方の端部が前記防護ボードに固着される第１防護シートと、長手方向に沿う一方の端部が前記湾曲部側の継手表面に固着されるとともに、他方の端部が前記防護ボードに固着される第２防護シートとからなる。この場合、前記防護ボードは、撓み性を有するボードからなるものを使用するとよい。また、前記第１，第２防護シートは、光硬化型の樹脂シートからなるものを使用するとよい。
【００１６】
さらに、この発明では、地山に後行して挿入される前記覆工エレメントの先端部には掘削装置と、この掘削装置と前記覆工エレメントとの間に位置する中間エレメントとが連結され、
前記掘削装置はその側部に、前記被防護継手に嵌合され、かつ先端部にスクレーパが設けられた前記継手と同形状の継手を有し、前記中間エレメントはその側部に、前記被防護継手に嵌合される清掃継手を有し、
地山に後行して挿入される前記覆工エレメントの地山への挿入に伴って、前記スクレーパにより前記防護ボードを前記被防護継手から徐々に離脱させることにより、前記第１，第２防護シートの各端部を前記掘削装置の前記継手を挟み込むようにその湾曲部及び板状部にそれぞれ当接させ、
また、前記中間エレメントの前記清掃継手により前記被防護継手の前記嵌合溝に充填されている前記ゲル状充填材を除去する手順が踏まれる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、先行覆工エレメントの被防護継手の嵌合溝にゲル状充填材を充填しておくので、後行覆工エレメントの継手との嵌合のために防護部材を継手から離脱させて嵌合溝が一部開口しても、嵌合溝には地下水が流入することがなく、地下水が存在する地山での施工が可能となる。したがって、薬液注入工などの補助工法の必要がなく、工期の短縮及び施工コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。地下構造物を構築するにあたり、覆工エレメントとしては、図２及び図３に示したような基準覆工エレメント２及び連設覆工エレメント３を用いることができる。そして、図４を参照して説明したように、隣接するエレメントどうしの継手６，１０及び継手９，１０を嵌合させながらこれらのエレメントを並列させて順次地山に挿入し、図１に示したような地下構造物を構築する。以上の点は、従来と同様である。
【００１９】
図６は、先行して地山に挿入される覆工エレメント（図２〜図４に示した基準覆工エレメント２又は連設覆工エレメント３）の継手のうち、後行して地山に挿入される覆工エレメント（図２〜図４に示した連設覆工エレメント３）の継手１０に嵌合されることとなる継手６，９を示している。この継手６，９が防護されるべき継手であり、以下、適宜、被防護継手と称する。
【００２０】
被防護継手６，９には嵌合溝１５の長手方向に沿う開口部１６を覆うように防護部材３０が取り付けられている。防護部材３０は、開口部１６を覆うように配置される防護ボード１７と、この防護ボード１７を継手６，９に保持するための第１，第２防護シート１８，１９とからなる。防護ボード１７は、長手方向に沿う両端面がテーパ面１７ａ，１７ａとなっている。防護ボード１７は、この実施形態ではセメント系繊維補強ボードが用いられている。この繊維補強ボードは、例えばポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系の合成繊維をマット状の不織布に成形し、これにセメントミルク、セメントモルタル等のセメント系固化材を含浸させ、プレスして成形したボードである。このような繊維補強ボードは高い強度と靱性を有し、このため破断することなく、大きな撓み変形を与えることが可能である。
【００２１】
第１，第２防護シート１８，１９は、防護ボード１７を保持するのみならず、後述するように、継手嵌合後に嵌合部の隙間を覆うことにより、グラウト材が漏出するのを防止するためのものでもある。これらの第１，第２防護シート１８，１９は被防護継手６，９の両表面と防護ボード１７との間に長手方向に沿って固定配置されている。第１，第２防護シート１８，１９は、この実施形態では光（紫外線）硬化性樹脂シートが用いられている。光硬化性樹脂シートは、樹脂材料にガラス繊維と紫外線硬化剤とを添加して形成され、紫外線を照射する前は可撓性を有しているが、紫外線を照射すると硬化する樹脂シートである（光硬化性ＦＲＰシート）。ただし、硬化後も弾性による撓み変形は可能である。このような防護シート１８，１９を紫外線非照射の状態で被防護継手６，９及び防護ボード１７に貼り付け、その後紫外線を照射して硬化させる。この光照射によって硬化した第１，第２防護シート１８，１９により、防護ボード１７が継手６，９に保持される。
【００２２】
より詳細には、第１防護シート１８は、長手方向に沿う一方の端部が板状部１２側の基部１１表面に貼り付けられる。プライマー処理をして貼り付ける範囲が符号Ｂで示されている。また、第１防護シート１８の他方の端部は防護ボード１７の一方のテーパ面１７ａにプライマー処理したうえ貼り付けられる。第２防護シート１９は、長手方向に沿う一方の端部が湾曲部１３の表面に貼り付けられる。第１防護シート１８の場合と同様に、プライマー処理をして貼り付ける範囲が符号Ｂで示されている。また、第２防護シート１９の他方の端部は防護ボード１７の他方のテーパ面１７ａにプライマー処理したうえ貼り付けられる。
【００２３】
このように、第１，第防護シート１８，１９として、光硬化性樹脂シートを使用することにより、継手の複雑な形状に対応させて容易に賦形することができる。また、継手の製造誤差も吸収することができる。
【００２４】
覆工エレメントは、実際はその長さ方向に複数に分割されていることから、それに対応して、図７に示すように、上記防護ボード１７及び第１，第２防護シート１８，１９も、継手の長さ方向に関して複数枚に分割されている。このため、隣接する防護ボード間及び防護シート間にはつなぎ合わせ部が生じる。このつなぎ合わせ部には、防護シート１８，１９と同様の光硬化性ＦＲＰシートからなる、つなぎ合わせ用のシート２２が貼り付けられる。なお、防護シート１８，１９のシート厚は 1.5mm 程度、つなぎ合わせシート２２のシート厚は 2.5mm 程度であり、各図面では誇張して示されている。
【００２５】
再び、図６を参照して、防護部材３０によって開口部１６が覆われた被防護継手６，９の嵌合溝１５にはゲル状充填材３１が密に充填されている。このゲル状充填材としては、薬液注入工で用いられる水ガラス系薬液（溶液型）を嵌合溝１５に充填し、ゲル化させることにより得ることができる。また、板状部１２の表面には水膨張性のシール部材３２が貼り付けられている。このシール部材３２は、土木・建築の分野で止水のために用いられている周知の水膨張シールであり、その貼り付け位置は被防護継手６，９に嵌合される継手の湾曲部１３の先端と対向する部分である
【００２６】
図８は、図３に示した覆工エレメント３の地山への挿入後、同覆工エレメント３を地山に挿入している状態を示す平面図である。図８において、先行覆工エレメントは便宜的に符号３−ａで示され、後行覆工エレメントは符号３−ｂで示されている。後行覆工エレメント３ｂの先端部には掘削装置３５と、この掘削装置３５と後行覆工エレメント３ｂとの間に位置する中間エレメント３６とが連結される。
【００２７】
掘削装置３５は図９に示すように、外形形状がほぼ四角形の函体を備え、側部に被防護継手９と嵌合する２つの継手３７を有している。この継手３７は、上述した各継手６，９，１０と全く同じ構造のものである。この継手３７の先端部にはスクレーパ２５が設けられている。スクレーパ２５は、図１１に示すように、この実施形態では、先細りとなっている三角形のプレート２６と、このプレート２６に直交して固定される補強プレート２７とからなっている。プレート２６は被防護継手９の嵌合溝１５に一側部が嵌合可能であり、嵌合状態で他側部のテーパ面２６ａが継手９の側方に突出する。なお、補強プレート２７は嵌合時において側面が継手９に当接してガイドの役目もなす。
【００２８】
中間エレメント３６も図１０に示すように、外形形状が四角形のものであり、側部に被防護継手９と嵌合する２つの清掃継手３８を有している。この清掃継手３８は、上述した各継手６，９，１０において、湾曲部１３を残して板状部１２を無くしたものである。そして、板状部１２の代わりに被防護継手９の嵌合溝１５に入り込むブラシ３９が設けられている（図１２（ｂ）も併せて参照）。
【００２９】
図１２は、後行覆工エレメント３−ｂの地山への挿入時における、各継手の嵌合状態を示している。同図において、（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図８におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線断面で示される上下２つの嵌合部のうち下方の嵌合部を示している。
【００３０】
図８に示すように、後行覆工エレメント３−ｂの地山への挿入に伴って、スクレーパ２５、具体的にはプレート２６のテーパ端面２６ａにより、被防護継手９に取り付けられた防護ボード１７が徐々に継手９の側方に押しやられる。これにより、防護ボード１７が第１，第２防護シート１８，１９から剥離して被防護継手９から離脱し、掘削装置３５の継手３７が被防護継手９に嵌合する。
【００３１】
その際、防護ボード１７は前記のように撓み性を持つ材料でできているので、湾曲しながら継手９から徐々に離脱し、被防護継手９の開口大きさは最小限に抑えられる。また、第１，第２防護シート１８，１９は弾性による撓み変形をして徐々に拡がり、それらの端部は継手３７を挟み込むようにその湾曲部１３及び板状部１２に当接する。この結果、継手９，３７の嵌合部の隙間は第１，第２防護シート１８，１９によって覆われる。このように、スクレーパ２５から掘削装置３５の継手３７にかけての被防護継手９と嵌合する部分では、被防護継手９が僅かではあるが開口するとともに、第１，第２防護シート１８，１９が拡がるが、被防護継手９の嵌合溝１５にはゲル状充填材３１が充填されているので、嵌合溝１５には地下水が侵入することはない（図１２（ａ））。
【００３２】
掘削装置３５の継手３７の後方では、被防護継手９には中間エレメント３６の清掃継手３８が嵌合している。清掃継手３８のブラシ３９が被防護継手９の嵌合溝１５に入り込み、後行覆工エレメント３−ｂの地山への挿入に伴って、嵌合溝１５内のゲル状充填材が除去される（図１２（ｂ））。したがって、清掃継手３８の後方で被防護継手９と嵌合している覆工エレメント３−ｂの継手１０は、ゲル状充填材３１が除去された嵌合溝１５と嵌合することとなる（図１２（ｃ））。
【００３３】
なお、掘削装置３５の前方から、この掘削装置３５と先行覆工エレメント３−ａとの間に流入する地下水や土砂は、掘削装置３５の側部から取り込み排出される。このため、掘削装置３５の後方における中間エレメント３６と先行覆工エレメント３−ａとの間、及び後行覆工エレメント３−ａと先行覆工エレメント３−ｂとの間には地下水が流入しない。したがって、中間エレメント３６の清掃エレメント３８及び後行覆工エレメント３−ｂの継手１０が被防護継手９とそれぞれ嵌合する嵌合部において、被防護継手９の湾曲部１３側（図１２（ｂ），（ｃ）参照）ついては、地下水を考慮する必要がない。
【００３４】
他方、この嵌合部において被防護継手９の板状部１２側は地山側となり、嵌合部隙間に地下水が侵入するおそれがある。しかし、この地山側では被防護継手９の板状部１２に水膨張性のシール部材３２が設けられ、継手３８，１０の各湾曲部１３の先端部との間を閉塞するので、地下水が嵌合部隙間に侵入することはない。
【００３５】
図１３は、後行覆工エレメント３−ｂの地山への挿入・敷設完了後の嵌合部状態を示している。シール部材３２は水との接触により膨張し、地山側から嵌合部隙間に地下水が侵入するのが完全に阻止される。この状態で継手９と継手１０との嵌合部隙間にグラウト材を注入する。注入されたグラウト材は、嵌合部隙間が第１，第２防護シートで覆われているので、外部に漏出することがない。
【００３６】
上記各実施の形態は例示にすぎず、使用するエレメント及び継手等は種々の形態をとることができる。また、防護ボードや防護シートも上記実施形態のものに限定されるものではない。また、スクレーパも上記実施形態のものに代えて、継手先端部を先細りとなるように研削加工し、スクレーパ機能を持たせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】地下構造物の全体を示す正面図である。
【図２】使用するエレメントの一例を示す正面図である。
【図３】使用するエレメントの一例を示す正面図である。
【図４】継手の嵌合により接合されたエレメントを示す図である。
【図５】継手を拡大して示す図である。
【図６】先行エレメントの被防護継手を示す図である。
【図７】防護ボード及び防護シートのつなぎ合わせ部を示す斜視図である。
【図８】先行エレメントの地山への挿入後、後行エレメントを地山に挿入している状態を示す平面図である。
【図９】掘削装置の正面図である。
【図１０】中間エレメントの正面図である。
【図１１】スクレーパと被防護継手の嵌合状態を示す斜視図である。
【図１２】図８のＡ−Ａ線断面（ａ）、Ｂ−Ｂ線断面（ｂ）及びＣ−Ｃ線断面（ｃ）による上下２つの継手嵌合部のうち下方の嵌合部を示す図である。
【図１３】後行エレメントの地山への挿入・敷設完了後の継手嵌合部状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
２      基準覆工エレメント
３      連設覆工エレメント
４      覆工壁
６，９，１０      継手
６，９  被防護継手
１１      基部
１２      板状部
１３      湾曲部
１４      膨出部
１５      嵌合溝
１６      開口部
１７      防護ボード
１８      第１防護シート
１９      第２防護シート
２５      スクレーパ
３０      防護部材
３１      ゲル状充填材
３２      水膨張性のシール材
３５      掘削装置
３６      中間エレメント
３７      継手
３８      清掃継手
３９      ブラシ
３−ａ    先行覆工エレメント
３−ｂ    後行覆工エレメント
【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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