(57)【要約】【課題】  杭の鉛直精度を簡易に保ち打設することができる杭の打設方法、杭および杭打設治具を提供する。【解決手段】  杭１０を、先端に底部１２を有する有底中空形状とし、前記杭１０内に棒状の杭打設治具１５を挿入して前記杭１０内の底部１２に当接させ、前記杭打設治具１５の上部に下降力を与えて杭１０の前記底部１２を押し下げることで、前記杭１０を地盤２０に貫入させる。【選択図】      図１
2009221702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭を、先端に底部を有する有底中空形状とし、前記杭内に棒状の杭打設治具を挿入して前記杭内の前記底部に当接させ、前記杭打設治具の上部に下降力を与えて前記杭の前記底部を押し下げることで、前記杭を地盤に貫入させる杭の打設方法。
【請求項２】
管部およびこの管部の先端に設けられて外面が先細りとなる底部を有する有底中空形状であり、前記底部の内底面に、前記管部内に挿入される棒状の杭打設治具の先端を傾き許容状態で、かつ位置ずれ阻止状態に当接させる調心治具受け部を設けた杭。
【請求項３】
有底中空形状の杭を地盤に打設する杭打設治具であって、棒状の治具本体と、この治具本体の先端に設けられた調心押し当て部とを有し、この調心押し当て部は、前記杭の内底面に設けられた凸球面状または凹球面状の調心治具受け面に嵌まり合う凹球面状または凸球面状の押し当て面を有することを特徴とする杭打設治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、建物等の構造物を支える杭の打設方法、杭および杭打設治具に関し、杭の鉛直精度を簡易に保ち打設することができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物を支える杭を地盤に打設する技術が種々実用に供されている（例えば、特許文献１）。図９は、従来例の杭の打設方法を段階的に示す図である。従来、杭１の鉛直精度を確保するため、打設時の杭１の鉛直精度を確認しながら、この杭１の上部つまり杭頭部１ａに下降力を与えて地盤２に打設していた。打設中に杭１の鉛直精度の狂いが確認された場合には、前記下降力を与える方向ｄ１を、鉛直方向に対し傾斜する方向に調整して修正していた。
【特許文献１】特開２００２−２１０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術の問題点は、以下の通りである。
・杭打機オペレータの熟練度に頼っている。単に、前記下降力を与える方向を鉛直方向に管理するだけでは、杭を鉛直に打設できず、打設中常に、杭の鉛直精度の確認および修正が必要となる。
・前記杭頭部に下降力を与えているため、力の方向が僅かに狂っただけでも、杭の鉛直精度が狂う。
・地盤に存在する軽石等の障害物により、杭の鉛直精度が狂いやすい。
・杭の鉛直精度を前述のように修正した場合には、図９（ｃ）に示すように、例えば、杭の長手方向途中部１ｂに不所望に変形が発生するだけでなく、杭１の打設後にも残留応力が生じる。
【０００４】
この発明の目的は、杭の鉛直精度を簡易に保ち打設することができる杭の打設方法、杭および杭打設治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の杭の打設方法は、杭を、先端に底部を有する有底中空形状とし、前記杭内に棒状の杭打設治具を挿入して前記杭内の前記底部に当接させ、前記杭打設治具の上部に下降力を与えて前記杭の前記底部を押し下げることで、前記杭を地盤に貫入させることを特徴とする。
この発明において、「打設」とは、杭を地盤に打撃貫入していく概念と、杭をその軸心回りに回転させて地盤に貫入していく概念とを含む。
【０００６】
この構成によると、杭は有底中空形状である。杭内に棒状の杭打設治具を挿入してこの杭打設治具の先端を杭内の底部に当接させ、杭打設治具の上部に下降力を与える。これにより、杭の底部を押し下げる。よって、杭の底部が地盤に貫入していき、杭の底部以外の大部分は、底部に引っ張られて地盤に貫入されていく。換言すれば、杭頭部等に下降力を与えることなく、杭打設治具を用いて杭の底部に下降力を伝達している。
したがって、杭打設治具で杭の底部に鉛直方向下方に下降力を与えることで、打設時の杭の鉛直精度を容易に確保することができる。軽石等に杭の先端が干渉しても、杭の鉛直精度を容易に修正することができる。杭打機オペレータは、打設時において、杭打設治具の鉛直精度を確保するだけで、従来技術のものより鉛直精度の高い杭を打設することができる。杭の底部を杭打設治具で押し下げるので、杭頭部を押し下げる場合と異なり、杭に軸方向の圧縮力が作用しない。そのため、杭の長手方向途中部が不所望に変形することがなく、杭の打設後に残留応力が生じることを未然に防止することが可能となる。また、杭の打設作業を簡単化して工期の短縮を図ることが可能となる。
【０００７】
この発明の杭は、管部およびこの管部の先端に設けられて外面が先細りとなる底部を有する有底中空形状であり、前記底部の内底面に、前記管部内に挿入される棒状の杭打設治具の先端を傾き許容状態で、かつ位置ずれ阻止状態に当接させる調心治具受け部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、棒状の杭打設治具を管部内に挿入し、前記内底面の調心治具受け部に、杭打設治具の先端を当接させて、杭の先端となる底部を押すことで、打設が行える。そのため、鉛直精度を確保し易く、また障害物に当っても杭が折れ曲がり難い。また、このとき、杭打設治具の先端は、前記内底面に対し相対的に傾き許容状態で、かつ位置ずれ阻止状態になっている。このような杭打設治具の先端を当接させる、いわゆる調心性のある調心治具受け部を前記内底面に設けたため、杭の打設時において、管部の底部に鉛直方向下方への下降力を確実に与えることが可能となる。また、杭打設治具の先端を調心性のある調心治具受け部に当接させるので、杭打設治具を円滑に調心治具受け部に当接させることができるうえ、打設時に、この杭打設治具の先端が不所望に位置ずれする等の不具合を未然に防止することができる。
前記底部は、外面が先細りとなっているので、杭打設治具の先端に内底面が押圧等されることにより、鉛直方向下方へ推進し易くなる。このように杭の打設作業を簡単化して工期の短縮を図ることが可能となる。その他請求項１と同様の作用、効果を奏する。
【０００９】
この発明の杭打設治具は、有底中空形状の杭を地盤に打設する杭打設治具であって、棒状の治具本体と、この治具本体の先端に設けられた調心押し当て部とを有し、この調心押し当て部は、前記杭の内底面に設けられた凸球面状または凹球面状の調心治具受け面に嵌まり合う凹球面状または凸球面状の押し当て面を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、杭打設治具における、治具本体の先端の調心押し当て部が、杭の内底面の調心治具受け面に嵌まる。この場合において、調心押し当て部の凹球面状の押し当て面が凸球面状の調心治具受け面に嵌まり合うか、または、調心押し当て部の凸球面状の押し当て面が凹球面状の調心治具受け面に嵌まり合う。これにより、杭の打設時において、杭の内底面に鉛直方向下方への下降力を確実に与えることが可能となる。また、打設時において、調心押し当て部の押し当て面が、調心治具受け面に対し不所望に離脱することを防止することができる。よって、打設作業を簡単化して工期の短縮を図ることが可能となる。その他請求項１と同様の作用、効果を奏する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の杭の打設方法は、杭を、先端に底部を有する有底中空形状とし、前記杭内に棒状の杭打設治具を挿入して前記杭内の前記底部に当接させ、前記杭打設治具の上部に下降力を与えて前記杭の前記底部を押し下げることで、前記杭を地盤に貫入させるため、杭の鉛直精度を簡易に保ち打設することができる。
この発明の杭は、管部およびこの管部の先端に設けられて外面が先細りとなる底部を有する有底中空形状であり、前記底部の内底面に、前記管部内に挿入される棒状の杭打設治具の先端を傾き許容状態で、かつ位置ずれ阻止状態に当接させる調心治具受け部を設けたため、杭の鉛直精度を簡易に保ち打設することができる。
この発明の杭打設治具は、有底中空形状の杭を地盤に打設する杭打設治具であって、棒状の治具本体と、この治具本体の先端に設けられた調心押し当て部とを有し、この調心押し当て部は、前記杭の内底面に設けられた凸球面状または凹球面状の調心治具受け面に嵌まり合う凹球面状または凸球面状の押し当て面を有するため、杭の鉛直精度を簡易に保ち打設することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。先ず、杭および杭打設治具等の構造について説明し、その後、杭の打設方法について説明する。
図１、図２に示すように、杭１０は、管部１１と底部１２とを有する有底中空形状であり、例えば、略円筒形状の鋼管等からなる。管部１１は、この長手方向一端つまり基端から長手方向他端つまり先端にわたって略同一径となるように形成されている。この管部１１の先端に底部１２が一体に設けられている。底部１２は、先端に向かうに従って先細りとなる円錐形状に形成されている。ただし、底部１２の形状は、円錐形状に限定されるものではない。
【００１３】
前記管部１１内に、後述する棒状の杭打設治具１５を挿入可能になっており、底部１２の内底面１２ａに、調心治具受け部１６を設けている。この調心治具受け部１６は、凸球面状の調心治具受け面１６ａを有し、この調心治具受け面１６ａは、図２（ｂ）に示すように、内底面１２ａの中央部に形成される。換言すれば、調心治具受け面１６ａの中心は管部１１の軸心Ｌ１に一致する。また、底部１２の円錐面１２ｂの頂部１２ｂａも管部１１の軸心Ｌ１に一致する。杭打設治具１５の治具本体１７の先端に、凹球面状の調心押し当て面１８ａを有する調心押し当て部１８が設けられ、前記調心治具受け面１６ａに、調心押し当て面１８ａが嵌まり合うように構成されている。
【００１４】
調心治具受け面１６ａの凸球面の曲率半径は、調心押し当て面１８ａの凹球面の曲率半径と略同一または凹球面の曲率半径よりも若干小さくなるように形成されている。また、調心治具受け面１６ａの凸球面に、調心押し当て面１８ａの凹球面が嵌まり合った状態において、調心治具受け部１６に対し、調心押し当て部１８が相対的に角変位可能に当接される。
また、調心治具受け部１６は、管部１１内に挿入される棒状の杭打設治具１５の先端を傾き許容状態で、かつ位置ずれ阻止状態に当接させる機能を有する。
【００１５】
杭打設治具１５は、この杭打設治具１５を略鉛直方向に支持したうえで、図１（ａ）に示すように、杭打機１９により下降力を与えられる。前記「略鉛直方向」は鉛直方向をも含む。この下降力により、杭１０を地盤２０に打設するようになっている。図２（ａ）に示すように、この杭打設治具１５は、棒状の治具本体１７と、この治具本体１７の先端に設けられた調心押し当て部１８とを有する。
【００１６】
調心押し当て部１８は円柱形状に形成されるうえ、治具本体１７の軸心と同一軸心となる。この円柱の外径寸法ｄ２は、治具本体１７の外径寸法ｄ３よりも大径で且つ、管部１１の内径寸法ｄ４よりも所定長さ小径に形成される。これにより、図１に示すように、調心押し当て部１８と、治具本体１７の大部分とを、管部１１内に円滑に挿入し得る。調心押し当て部１８の下面において、前記調心治具受け面１６ａの凸球面に嵌合する凹球面状の調心押し当て面１８ａが設けられている。この調心押し当て面１８ａの中心は、治具本体１７の軸心に一致するように形成されている。
【００１７】
調心治具受け面１６ａの凸球面に、調心押し当て面１８ａの凹球面が嵌まり合った状態において、調心押し当て部１８の外径面が管部１１の内径面に干渉することなく、調心治具受け部１６に対し、調心押し当て部１８が相対的に角変位可能に当接する。また、調心治具受け面１６ａに調心押し当て面１８ａが嵌まり合った状態において、図１に示すように、治具本体１７の上部１７ａが管部１１外に所定小距離突出するようになっている。これにより、図１（ａ）に示すように、杭打機１９により、治具本体１７の上部１７ａに下降力を付与し得る。
【００１８】
杭の打設方法について説明する。
図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、管部１１内に杭打設治具１５を挿入して、底部１２の調心治具受け部１６の調心治具受け面１６ａに、調心押し当て面１８ａが嵌まり合うように当接させる。この嵌合状態において、治具本体１７を略鉛直方向に支持したうえで、この治具本体１７の上部１７ａに下降力を与えてこの杭１０の底部１２を押し下げる。この場合、杭打機１９により前記上部１７ａに振動を与えながら杭１０の底部１２を押し下げるようにしても良いし、杭打機１９により前記上部１７ａに下降力を与えて杭１０の底部１２を圧入させるようにしても良い。
よって、杭１０の底部１２が地盤２０に貫入していき、杭１０の底部１２以外の大部分は、底部１２に引っ張られて地盤２０に貫入していく。換言すれば、杭頭部２１等に下降力を与えることなく、杭打設治具１５を用いて杭１０の底部１２に下降力を伝達している。これにより、順次、図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、杭１０を地盤２０に次第に貫入させていく。その後、杭打設治具１５を杭１０から取り外し再利用に供する。構造物２２に応じて、複数本の杭１０が図３、図４に示すように所定間隔おきに打設される。その後、例えば、各管部１１の杭頭部２１に、金物２３等を介して基礎コンクリート２４等を形成する。
【００１９】
以上説明した第１の実施形態に係る杭の打設方法によれば、杭１０内に棒状の杭打設治具１５を挿入してこの杭打設治具１５の先端を杭１０内の底部１２に当接させ、治具本体１７を鉛直方向に支持したうえで、杭打設治具１５の上部に下降力を与える。これにより、杭１０の底部１２を押し下げる。よって、杭１０の底部１２が地盤２０に貫入していき、杭１０の底部１２以外の大部分は、底部１２に引っ張られて地盤２０に貫入されていく。換言すれば、杭頭部２１等に下降力を与えることなく、杭打設治具１５を用いて杭１０の底部１２に下降力を伝達している。
【００２０】
したがって、杭打設治具１５で杭１０の底部１２に鉛直方向下方に下降力を与えることで、打設時の杭１０の鉛直精度を容易に確保することができる。地盤２０に埋設された軽石等に杭１０の先端が干渉しても、杭１０の鉛直精度を容易に修正することができる。杭打機オペレータは、打設時において、杭打設治具１５の鉛直精度を確保するだけで、従来技術のものより鉛直精度の高い杭１０を打設することができる。杭１０の底部１２を杭打設治具１５で押し下げるので、杭頭部２１を押し下げる場合と異なり、杭１０に軸方向の圧縮力が作用しない。そのため、杭１０の長手方向途中部が不所望に変形することがなく、杭１０の打設後に残留応力が生じることを未然に防止することが可能となる。また、杭１０の打設作業を簡単化して工期の短縮を図ることが可能となる。
【００２１】
本実施形態に係る杭１０の構成によると、棒状の杭打設治具１５を管部１１内に挿入し、内底面１２ａの調心治具受け部１６に、杭打設治具１５の先端を当接させて、杭１０の先端となる底部１２を押すことで、打設が行える。そのため、鉛直精度を確保し易く、また障害物に当っても杭１０が折れ曲がり難い。また、杭打設治具１５の先端は、内底面１２ａに対し相対的に傾き許容状態で、かつ位置ずれ阻止状態になっている。このような杭打設治具１５の先端を当接させる、いわゆる調心性のある調心治具受け部１６を前記内底面１２ａに設けたため、杭１０の打設時において、管部１１の底部１２に鉛直方向下方への下降力を確実に与えることが可能となる。また、杭打設治具１５の先端を調心性のある調心治具受け部１６に当接させるので、杭打設治具１５を円滑に調心治具受け部１６に当接させることができるうえ、打設時に、この杭打設治具１５の先端が不所望に位置ずれする等の不具合を未然に防止することができる。
前記杭１０は中空形状であるので中実の杭よりも、軽量化を図り、搬送容易となり、打設作業の作業効率を高めることができる。
【００２２】
前記底部１２は、外面が先端に向かうに従って先細りとなる円錐形状に形成されているので、杭打設治具１５の先端に内底面１２ａが押圧されることにより、鉛直方向下方へ推進し易くなる。底部１２の円錐面１２ｂが、地盤２０に埋設された軽石等に干渉して杭１０が曲がろうとしても、底部１２等の円周方向特定箇所の掘削抵抗が不所望に大きくなる。この状態において、杭打設治具１５の鉛直精度を確保して打設していくと、底部１２等における円周方向の掘削抵抗の均一化が図られる。これにより、調心治具受け面１６ａ、調心押し当て面１８ａ間の嵌合状態を維持しつつ、杭打設治具１５の押し当て面１８ａに対して、杭１０の調心治具受け面１６ａが調心して杭１０が鉛直方向に復帰する。このように打設時において、杭打設治具１５の鉛直精度を確保するだけで、従来技術のものより鉛直精度の高い杭を打設することができる。この場合において、調心治具受け面１６ａ、調心押し当て面１８ａ間にグリース、油等の潤滑剤を塗布しておいても良い。この場合、杭１０の調心治具受け面１６ａの調心性をより向上させることが可能となる。
【００２３】
前記杭打設治具１５は、棒状の治具本体１７と、この治具本体１７の先端に設けられた調心押し当て部１８とを有し、この調心押し当て部１８は、前記杭１０の内底面１２ａに設けられた凸球面状の調心治具受け面１６ａに嵌まり合う凹球面状の押し当て面１８ａを有するため、杭１０の打設時において、杭１０の内底面１２ａに鉛直方向下方への下降力を確実に与えることが可能となる。また、打設時において、調心押し当て部１８の押し当て面１８ａが、調心治具受け面１６ａに対し不所望に離脱することを防止することができる。よって、打設作業を簡単化して工期の短縮を図ることが可能となる。
【００２４】
次に、この発明の第２の実施形態を図５ないし図７と共に説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２５】
第２の実施形態においては、回転圧入式の杭１０Ａおよびその杭打設治具１５Ａを適用している。また、棒状の杭打設治具１５Ａに上下方向の下降力を与えると共に、この杭打設治具１５Ａに回転駆動力を与える減速機モータＭ等が用いられる。この杭１０Ａにおいて、図６に示すように、底部１２の基端部分の外周面には、半径方向外方に突出する支持翼部２５であって概ね一周程度にわたる螺旋状の支持翼部２５が設けられている。図６、図７に示すように、底部１２の内底面１２ａに、調心治具受け部１６Ａを設け、この調心治具受け部１６Ａは、凹球面状の調心治具受け面１６Ａａを有する。杭打設治具１５Ａの治具本体１７Ａの先端に、凸球面状の調心押し当て面１８Ａａを有する調心押し当て部１８Ａが設けられ、前記凹球面状の調心治具受け面１６Ａａに、調心押し当て面１８Ａａが嵌まり合うように構成されている。
【００２６】
これら調心押し当て部１８Ａ、調心治具受け部１６Ａには、前記減速機モータＭ等からの回転駆動力を伝達する正面視十字形状の動力伝達部１８Ａｂ、被動力伝達部１６Ａｂが形成されている。動力伝達部１８Ａｂは、例えば、プラスのドライバーの先端部と同様の形状を成している。被動力伝達部１６Ａｂは、動力伝達部１８Ａｂに噛み合う十字溝に形成されている。ただし、このような形状に限定されるものではない。被動力伝達部１６Ａｂに動力伝達部１８Ａｂが噛み合い可能に構成され、この噛み合った状態において減速機モータＭ等からの回転駆動力を杭打設治具１５Ａを介して杭１０Ａに伝達し、この杭１０Ａを軸線回りに回転させる。これにより、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、支持翼部２５および円錐形状の円錐面１２ｂ等により土砂が掘削され、杭１０Ａが地盤２０に次第に貫入されていく。
【００２７】
以上説明した第２の実施形態によれば、治具本体１７Ａを鉛直方向に支持したうえで、杭打設治具１５Ａをこの軸心回りに回転させる。これにより、杭１０Ａの底部１２を鉛直方向下方に掘進させる。よって、杭１０Ａの底部１２が地盤２０に貫入していき、杭１０Ａの底部１２以外の大部分は、底部１２に引っ張られて地盤２０に貫入されていく。このように、第２の実施形態においても、杭頭部２１等に下降力を与えることなく、杭打設治具１５Ａを用いて杭１０Ａの底部１２に下降力を伝達している。したがって、図１に示す第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００２８】
この発明の他の実施形態に係る杭および杭打設治具を、図８と共に説明する。
図８（ａ）に示すように、杭本体１３と底部材１４とを別体に構成し、この杭本体１３の先端１３ａに底部材１４の基端を、溶接Ｗ、図示外のボルトナット等により接合しても良い。この場合、杭本体１３を汎用性の高い鋼管を適用することができ、杭全体の製作コストの低減を図ることができる。また、底部材１４を鋼により形成し、杭本体１３を鋼以外の材料、例えば、プラスチック等の樹脂材料、木材等により形成しても良い。その他、底部材１４を例えばセラミックス等の非金属材料により形成しても良い。これらの場合、杭の軽量化を図り搬送容易となり、打設作業の作業能率を高めることができる。
また、杭本体１３を一体のものではなく、長手方向一定間隔おき又は適当間隔おきに繋いだものを適用しても良い。この場合においても、前述のような溶接やボルトナット等を用いて杭本体分割体を接合することができる。
【００２９】
図２（ａ）に示す構成に代えて、図８（ｂ）に示すように、調心治具受け面１６Ａａの凹球面に嵌合する凸球面状の調心押し当て面１８Ａａを設けても良い。この場合においても、第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。
また、図８（ｃ）に示すように、底部１２の内底面１２ａの中央部に円径孔１２ｈを形成し、この円径孔１２ｈに、杭打設治具１５の先端が嵌合するようにしても良い。この場合において、前記円径孔１２ｈは、杭打設治具１５の先端の外径寸法よりもやや大径に形成されている。この円径孔１２ｈが大径に形成されることにより、円径孔１２ｈに杭打設治具１５の先端が嵌合した状態において、底部１２に対し杭打設治具１５の先端が相対的に角変位可能に当接する。その他第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。
本実施形態では、杭打設治具の上端部に下降力を与えているが、前記上端部以外の部位、例えば杭打設治具の長手方向中間部等に下降力を与えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る杭の打設方法を段階的に示す断面図である。
【図２】同杭の要部を拡大して表す断面図であり、図２（ａ）は同杭における、管部の先端および底部と、杭打設治具とを表す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のIIb-IIb線断面図である。
【図３】複数の杭と構造物との関係を表す断面図である。
【図４】同杭と構造物との関係を概略表す平面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態に係る杭の打設方法を段階的に示す断面図である。
【図６】同杭の要部を拡大して表す断面図である。
【図７】図６のVII-VII線断面図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る杭および杭打設治具を表す図である。
【図９】従来例の杭の打設方法を段階的に示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０，１０Ａ…杭
１１…管部
１２…底部
１２ａ…内底面
１５，１５Ａ…杭打設治具
１６，１６Ａ…調心治具受け部
１６ａ，１６Ａａ…調心治具受け面
１８，１８Ａ…調心押し当て部
１８ａ，１８Ａａ…調心押し当て面
２０…地盤
【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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