(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に連結ロッドを進退自在に挿入した掘削ロッドの先端に、左右一対の掘削ビットをそれぞれ枢軸により回転自在に取付け、前記掘削ロッドの先端部内に前記連結ロッドの先端に連結され、前記連結ロッドの前進時に前記左右の掘削ビットの後端部間に向かって前進するビット作動ロッドを設け、前記連結ロッドの後端を前記掘削ロッドの後端に設けたシリンダのピストンロッドに連結し、前記左右の掘削ビットは互いに一側面を近接し合って前記掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するよう構成され、前記縮小位置においてその後端部の互いに相対する内側の隅角部が前記ビット作動ロッドの先端前方に張り出すように形成され、前記シリンダのピストンロッドを前進作動して前記ビット作動ロッドを前進させることによりその先端が前記左右の掘削ビットの隅角部に当たってこれを前方に押圧し、モーメントの作用によって前記掘削ビットがそれぞれ枢軸を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられるように構成してなる拡大掘削装置を用い、前記掘削ビットを縮小位置にした状態で前記掘削ロッドを回転しながら所要長掘進した後、前記シリンダのピストンロッドを前進作動してこれに連動する前記ビット作動ロッドにより前記掘削ビットの後端部を押し込んで拡大位置に回転させ、この状態で前記掘削ロッドを回転しながら掘進することにより、小径孔と大径孔とが段差部をもって連続したアンカー孔の削孔を行うことを特徴とするアンカー工法。
【請求項２】
内部に連結ロッドを進退自在に挿入した掘削ロッドの先端に、左右一対の掘削ビットをそれぞれ枢軸により回転自在に取付け、前記掘削ロッドの先端部内に前記連結ロッドの先端に連結され、前記連結ロッドの前進時に前記左右の掘削ビットの後端部間に向かって前進するビット作動ロッドを設け、前記連結ロッドの後端を前記掘削ロッドの後端に設けたシリンダのピストンロッドに連結し、前記左右の掘削ビットは互いに一側面を近接し合って前記掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するよう構成され、前記縮小位置においてその後端部の互いに相対する内側の隅角部が前記ビット作動ロッドの先端前方に張り出すように形成され、前記シリンダのピストンロッドを前進作動して前記ビット作動ロッドを前進させることによりその先端が前記左右の掘削ビットの隅角部に当たってこれを前方に押圧し、モーメントの作用によって前記掘削ビットがそれぞれ枢軸を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられるように構成してなる拡大掘削装置を用い、前記掘削ビットを縮小位置にした状態で前記掘削ロッドを回転しながら改良範囲上端深度まで掘進した後、前記シリンダのピストンロッドを前進作動してこれに連動する前記ビット作動ロッドにより前記掘削ビットの後端部を押し込んで拡大位置に回転させ、この状態で前記掘削ロッドを回転しながら改良深度まで拡大掘削し、次いでこの掘削ビットを拡大位置に回転させたまま前記掘削ロッドを回転しながら前記改良範囲上端深度まで引き上げると共に、前記掘削ロッドの先端から地盤改良材を注入して改良土柱を造成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
内部に連結ロッドを進退自在に挿入した掘削ロッドの先端に、左右一対の掘削ビットをそれぞれ枢軸により回転自在に取付け、前記掘削ロッドの先端部内に前記連結ロッドの先端に連結され、前記連結ロッドの前進時に前記左右の掘削ビットの後端部間に向かって前進するビット作動ロッドを設け、前記連結ロッドの後端を前記掘削ロッドの後端に設けたシリンダのピストンロッドに連結し、前記左右の掘削ビットは互いに一側面を近接し合って前記掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するよう構成され、前記縮小位置においてその後端部の互いに相対する内側の隅角部が前記ビット作動ロッドの先端前方に張り出すように形成され、前記シリンダのピストンロッドを前進作動して前記ビット作動ロッドを前進させることによりその先端が前記左右の掘削ビットの隅角部に当たってこれを前方に押圧し、モーメントの作用によって前記掘削ビットがそれぞれ枢軸を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられるように構成してなることを特徴とする拡大掘削装置。
【請求項４】
内部に連結ロッドを進退自在に挿入した掘削ロッドの先端に、左右一対の掘削ビットをそれぞれ枢軸により回転自在に取付け、前記掘削ロッドの先端部内に前記連結ロッドの先端に連結され、前記連結ロッドの前進時に前記左右の掘削ビットの後端部間に向かって前進するビット作動ロッドを設け、前記掘削ロッドの後端に、円筒状のアウターケースの内部にシリンダコア及びその先端に一体に連結した継手管を回転自在に嵌合したスイベルを取付け、前記シリンダコアの中心部に設けたシリンダ室に、前記シリンダコアの前端から前後にスライド自在に挿通されたピストンロッドの後端に取付けたピストンが前後にスライド自在に嵌合され、前記連結ロッドの後端を前記ピストンロッドに連結し、前記左右の掘削ビットは互いに一側面を近接し合って前記掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するよう構成され、前記縮小位置においてその後端部の互いに相対する内側の隅角部が前記ビット作動ロッドの先端前方に張り出すように形成され、前記シリンダのピストンロッドを前進作動して前記ビット作動ロッドを前進させることによりその先端が前記左右の掘削ビットの隅角部に当たってこれを前方に押圧し、モーメントの作用によって前記掘削ビットがそれぞれ枢軸を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられるように構成してなることを特徴とする拡大掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、グランドアンカー造成のためのアンカー工法および地盤改良工法ならびにこれに用いる拡大掘削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先端に掘削ビットを設けたケーシングパイプにより一定口径のアンカー孔を削孔し、これに引張鋼材を挿入した後、セメントミルクやモルタルを注入してアンカーを造成する工法が知られている。
【０００３】
また従来、先端部周囲に攪拌翼を設けた攪拌ロッドにより改良深度まで攪拌掘削した後、この攪拌ロッドを回転しながら引き上げると共に、先端から地盤改良材を注入して改良土柱を造成する地盤改良工法（ＣＤＭ工法）、あるいは注入管またはケーシングロッドで地盤を削孔後、削孔内の注入管を回転しながら引き上げると共に、先端部から周辺地盤にエアージェットなどと共に地盤改良材を高圧で噴射して地盤を掘削攪拌しながら注入し、これによって拡大改良土柱を造成する地盤改良工法（ＪＳＧ工法、コラムジェットグラウト工法）などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンカー工法では、造成されるアンカー躯体がほぼケーシングパイプの口径に等しい一定外径であるため、その引張耐力はアンカー躯体の外周面の摩擦抵抗のみに依存しており、より大きい引張耐力を得るにはアンカー躯体の長さをより長くする必要があった。
【０００５】
また上記地盤改良のためのＣＤＭ工法では、攪拌翼により改良部分以外の部分も抵抗の大きい拡大掘削を行うため、非能率的で改良部分以外の上部地盤も攪拌破壊してしまうという問題がある。
【０００６】
さらにＪＳＧ工法やコラムジェットグラウト工法では、改良部分の地盤を高圧のエアーや水などで拡大掘削するため、改良土柱の径が均等にならず、隣接土柱との間に未改良部分が生ずるという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
中空の掘削ロッドの先端に、互いに一側面を近接し合って掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転する左右一対の掘削ビットを設け、前記掘削ロッドの内部に進退自在に挿入した連結ロッドの先端に、前記掘削ビットの後端部を押し込んで前記縮小位置から前記拡大位置に回転するビット作動ロッドを設け、前記連結ロッドの後端を前記掘削ロッドの後端に設けたシリンダのピストンロッドに連結し、前記掘削ビットを縮小位置にした状態で前記掘削ロッドを回転しながら所要長掘進した後、前記シリンダのピストンロッドを前進作動してこれに連動する前記ビット作動ロッドにより前記掘削ビットの後端部を押し込んで拡大位置に回転させ、この状態で掘削ロッドを回転しながら掘進することにより、小径孔と大径孔とが段差部をもって連続したアンカー孔の削孔を行ことができ、これによって造成されたアンカー躯体は、その外周面積の増大に伴う摩擦力の増大のみならず段差部の支圧面の剪断耐力によって強力な引張抵抗を保持することになり、従来の摩擦抵抗のみによる一定径のアンカー躯体に比べて、躯体長を短くすることが可能となる。
【０００８】
中空の掘削ロッドの先端に、互いに一側面を近接し合って掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転する左右一対の掘削ビットを設け、前記掘削ロッドの内部に進退自在に挿入した連結ロッドの先端に、前記掘削ビットの後端部を押し込んで前記縮小位置から前記拡大位置に回転するビット作動ロッドを設け、前記連結ロッドの後端を前記掘削ロッドの後端に設けたシリンダのピストンロッドに連結し、前記掘削ビットを縮小位置にした状態で前記掘削ロッドを回転しながら改良範囲上端深度まで掘進した後、前記シリンダのピストンロッドを前進作動してこれに連動する前記ビット作動ロッドにより前記掘削ビットの後端部を押し込んで拡大位置に回転させ、この状態で掘削ロッドを回転しながら改良深度まで拡大掘削し、次いでこの掘削ビットを拡大位置に回転させたまま前記掘削ロッドを回転しながら前記改良範囲上端深度まで引き上げると共に、掘削ロッドの先端から地盤改良材を注入して改良土柱を造成することにより、改良部分以外の部分は小さな径で能率よく掘削し、改良部分は均等に拡大掘削して均等な径の改良土柱の造成が可能で、隣接土柱との間に未改良部分が生ずることがない。
【０００９】
内部に連結ロッドを進退自在に挿入した掘削ロッドの先端に、左右一対の掘削ビットをそれぞれ枢軸により回転自在に取付け、前記掘削ロッドの先端部内に前記連結ロッドの先端に連結され、前記連結ロッドの前進時に前記左右の掘削ビットの後端部間に向かって前進するビット作動ロッドを設け、前記左右の掘削ビットは互いに一側面を近接し合って掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するよう構成し、前記縮小位置においてその後端部の互いに相対する内側の隅角部が前記ビット作動ロッドの先端前方に張り出すように形成し、ビット作動ロッドを前進させることによりその先端が左右の掘削ビットの隅角部に当たってこれを前方に押圧し、モーメントの作用によって拡大掘削ビットをそれぞれ枢軸を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられるように構成し、これによって掘削ロッド後端のシリンダを作動するだけで小径孔と大径孔とが段差部をもって連続したアンカー孔の削孔を容易に行うことができる。
【００１０】
内部に連結ロッドを進退自在に挿入した掘削ロッドの先端に、左右一対の掘削ビットをそれぞれ枢軸により回転自在に取付け、前記掘削ロッドの先端部内に前記連結ロッドの先端に連結され、前記連結ロッドの前進時に前記左右の掘削ビットの後端部間に向かって前進するビット作動ロッドを設け、前記左右の掘削ビットは互いに一側面を近接し合って掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するよう構成し、前記掘削ビットの後端部にはそれぞれピニオンを形成し、このピニオン間に前記ビット作動ロッドの先端部を挿嵌してその両側に設けたラックを前記ピニオンに噛み合わせ、前記ビット作動ロッドを前進することにより、その先端部のラックと前記ピニオンを介して左右の掘削ビットをそれぞれ前記枢軸を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられるように構成し、これによって掘削ロッド後端のシリンダを作動するだけで小径孔と大径孔とが段差部をもって連続したアンカー孔の削孔を容易に行うことができると共に、ビット作動ロッドを後退作動することにより掘削ビットを縮小位置に強制的に戻すことができる。
【００１１】
中空の掘削ロッドの先端に、互いに一側面を近接し合って掘削ロッドの前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転する左右一対の掘削ビットを設け、前記掘削ロッドの内部に進退自在に挿入した連結ロッドの先端に、前記掘削ビットの後端部を押し込んで前記縮小位置から前記拡大位置に回転するビット作動ロッドを設け、前記掘削ロッドの後端に、円筒状のアウターケースの内部にシリンダコア及びその先端に一体に連結した継手管を回転自在に嵌合したスイベルを取付け、前記シリンダコアの中心部に設けたシリンダ室に、前記シリンダコアの前端から前後にスライド自在に挿通されたピストンロッドの後端に取付けたピストンを前後にスライド自在に嵌合し、前記連結ロッドの後端を前記ピストンロッドに連結することにより、スイベル内部に合理的かつコンパクトにシリンダを内蔵させ、そのピストンの進退作動により、掘削ビットを拡大縮小することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
所要数の短管１’をネジ式ジョイントで連結した中空の掘削ロッド１には、その先端に拡大掘削ユニット２が取付けられ、その内部には所要数の短管３’をネジ式ジョイントで連結したビット作動用の連結ロッド３がその周囲に間隙を保持して挿通されている。
【００１３】
掘削ロッド１の後端には、スイベル４が取付けられ、このスイベル４の内部には連結ロッド３を進退作動するためのピストンシリンダ機構が内蔵されている。
【００１４】
拡大ビットユニット２は、掘削ロッド１の先端にネジ式ジョイントで連結した本体５と、その先端部に設けた凹溝６内の左右に基端部を嵌合し、それぞれ枢軸７により回転自在に取付けた左右一対の掘削ビット８，８と、連結ロッド３の先端にネジ式ジョイントで連結し、本体５の中心に貫通させた中心孔９に進退自在に挿通したビット作動ロッド１０とから構成されている。
【００１５】
左右の掘削ビット８，８は、互いに一側面を近接し合って掘削ロッド１の前方に向かって突出する縮小位置から、90度程度左右対称に互いに離れるように横向きに倒した拡大位置にかけて回転するようになっている。
【００１６】
図１及び図２に示す拡大掘削ビットユニット２の第一実施例において、左右の掘削ビット８，８は、縮小位置においてその後端部の互いに相対する内側の隅角部８ａ，８ａが中心孔９の先端開口の前方に張り出すように形成され、中心孔９内のビット作動ロッド１０を前進させることによりその先端が左右の掘削ビット８，８の隅角部８ａ，８ａに当たってこれを前方に押圧し、モーメントの作用によって拡大掘削ビット７，７がそれぞれ枢軸７を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられるように構成されている。
【００１７】
また、図６及び図７に示す拡大掘削ビットユニット２の第二実施例において、左右の掘削ビット８，８の後端部にはそれぞれピニオン１１，１１が形成され、このピニオン１１，１１間に中心孔９内からビット作動ロッド１０の先端部が突出して挿嵌され、この先端部の両側に設けたラック１２，１２がピニオン１１，１１に噛み合っており、ビット作動ロッド１０を前進することによりその先端部のラック１２，１２がこれと噛み合うピニオン１１，１１を介して左右の掘削ビット８，８をそれぞれ枢軸７を中心として互いに横向きに離れるように回転して拡大位置に広げられ、またビット作動ロッド１０を後退することによりその先端部のラック１２，１２がこれと噛み合うピニオン１１，１１を介して左右の掘削ビット８，８をそれぞれ枢軸７を中心として互いに近接するように回転して縮小位置に戻るように構成されている。
【００１８】
拡大掘削ビットユニット２の本体５には、その前後方向に貫通した吐出孔１３が設けられ、これによってスイベル４から掘削ロッド１と連結ロッド３との間隙を通して圧送された掘削水あるいはグラウトをロッド先端から吐出するようになっている。
【００１９】
スイベル４は、円筒状のアウターケース１４の内部にシリンダコア１５及びその先端に一体に連結した継手管１６を回転自在に嵌合したもので、シリンダコア１５の中心部に設けたシリンダ室１７には、シリンダコア１５の前端から前後にスライド自在に挿通されたピストンロッド１８の後端に取付けたピストン１９が前後にスライド自在に嵌合されている。
【００２０】
シリンダコア１５には、その外周からシリンダ室１７の前後端部に連通する流体通路２０，２０’が設けられ、アウターケース１４にはその内周面に流体通路２０，２０’の外周側開口に連通する環状溝２１，２１’が、またこれに連通して油などの流体の給排口２２，２２’が設けられている。
【００２１】
図４に示すピストン１９の後退位置において、同時に連結ロッド３も後退していて図１及び図６に示すように左右の掘削ビット８，８は縮小位置にあり、この状態で掘削ロッド１をスイベル４において回転しながら掘進するときには、図８に示すようにロッドとほぼ同形の小径の削孔が行われる。
【００２２】
そして、この縮小状態で給排口２２から環状溝２１及び流体流路２０を介してピストン１９の後方のシリンダ室１７に油を圧入すると、ピストン１９が前進して連結ロッド３を介してビット作動ロッド１０を前進させ、掘削ビット８，８を拡大位置に広げて図９に示すように大径の削孔が行うわれ、上記小径の削孔に連続して大小径を異にする段差をもった削孔を行うことができる。
【００２３】
継手管１６には、その外周から内部空間に連通する水またはグラウトの導入孔２３が設けられ、アウターケース１４にはその内周面に導入孔２３の外周側開口に連通する環状溝２４が、またこれに連通して水またはグラウトの供給口２５が設けられている。
【００２４】
従って、掘削ロッド１により掘進する際に、供給口２５から環状溝２４及び導入孔２３を介して継手管１６内に掘削水（清水）を導入し、掘削ロッド１と連結ロッド３との間隙を通してロッド先端まで圧送し、吐出孔１３から吐出させたり、あるいは同様の経路によりアンカー躯体造成用のセメントミルクなどのグラウトを削孔内に注入充填したりすることができる。
【００２５】
以上のように構成された拡大掘削装置を用いてアンカー施工を行う場合には、まず掘削ビット８，８を縮小位置にして掘削ロッド１により所定長さ掘進し、これに続いて掘削ビット８，８を拡大位置にして連続的に掘進し、小径孔Ｈと大径孔Ｈ’とが段差部DHをもって連続した削孔を行う。
【００２６】
この削孔内に引張鋼材を挿入した上で、セメントミルク等のグラウトを注入して段差部DHにおいて支圧面を有するアンカー躯体Ｗを造成する。
【００２７】
このようにして造成されたアンカー躯体Ｗは、その外周面積の増大に伴う摩擦力の増大のみならず段差部DHの支圧面の剪断耐力によって強力な引張抵抗を保持することになり、従来の摩擦抵抗のみによる等径のアンカー躯体に比べて、躯体長を短くすることが可能となる。
【００２８】
また上記拡大掘削装置を用いて地盤改良施工を行う場合には、掘削ビット８，８を縮小位置にした状態で掘削ロッド１を回転しながら改良部分の上端深度まで掘進した後、シリンダ室１７のピストンロッド１９を前進作動してこれに連動するビット作動ロッド１０により掘削ビット８，８の後端部を押し込んで拡大位置に回転させ、この状態で掘削ロッド１を回転しながら改良深度まで拡大掘削し、次いでこの掘削ビット８，８を拡大位置に回転させたまま掘削ロッド１を回転しながら改良部分上端深度まで引き上げ、これと同時に掘削ロッド１の先端から地盤改良材を注入して改良土柱を造成することにより、改良部分以外の部分は小さな径で能率よく掘削し、改良部分は均等に拡大掘削して均等な径の改良土柱の造成が可能で、隣接土柱との間に未改良部分が生ずることがない。
【００２９】
【発明の効果】
以上の通りこの発明によれば、この発明に係る拡大掘削装置を用いてアンカー施工を行う場合、小径孔と大径孔とが段差部をもって連続したアンカー孔の削孔を一連に行ことができ、これによって造成されたアンカー躯体は、その外周面積の増大に伴う摩擦力の増大のみならず段差部の支圧面の剪断耐力によって強力な引張抵抗を保持することになり、従来の摩擦抵抗のみによる一定径のアンカー躯体に比べて、躯体長を短くすることが可能となる。
【００３０】
また、この発明に係る拡大掘削装置を用いて地盤改良施工を行う場合、改良部分以外の部分は小さな径で能率よく掘削し、改良部分は均等に拡大掘削して均等な径の改良土柱の造成が可能で、隣接土柱との間に未改良部分が生ずることがない。
【００３１】
また掘削ロッド後端のシリンダを作動するだけで小径孔と大径孔とが段差部をもって連続したアンカー孔の削孔を容易に行うことができ、さらに掘削ビット後端に設けたピニオンと、ビット作動ロッドの先端部に設けたラックを噛み合わせることにより、ビット作動ロッドの後退作動によって掘削ビットを縮小位置に強制的に戻すことができる。
【００３２】
さらに、スイベル内部に合理的かつコンパクトにシリンダを内蔵させ、そのピストンの進退作動により、掘削ビットを拡大縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る縮小状態の掘削ビットの一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】この発明に係る拡大状態の掘削ビットの一実施例を示す縦断側面図である。
【図３】この発明に係る掘削ロッドの部分縦断側面図である。
【図４】この発明に係るスイベルの一作動状態を示す縦断側面図である。
【図５】この発明に係るスイベルの他の作動状態を示す縦断側面図である。
【図６】この発明に係る縮小状態の掘削ビットの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図７】この発明に係る拡大状態の掘削ビットの他の実施例を示す縦断側面図である。
【図８】この発明のアンカー施工の一態様を示す縦断側面図である。
【図９】この発明のアンカー施工の他の態様を示す縦断側面図である。
【図１０】この発明により造成されたアンカー躯体の縦断側面図である。
【図１１】この発明の地盤改良施工の一態様を示す縦断側面図である。
【図１２】この発明の地盤改良施工の他の態様を示す縦断側面図である。
【図１３】この発明の地盤改良施工のさらに他の態様を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１  掘削ロッド
１’  短管
２  拡大掘削ユニット
３  連結ロッド
３’  短管
４  スイベル
５  本体
６  凹溝
７  枢軸
８  掘削ビット
８ａ  隅角部
９  中心孔
１０  ビット作動ロッド
１１  ピニオン
１２  ラック
１３  吐出孔
１４  アウターケース
１５  シリンダコア
１６  継手管
１７  シリンダ室
１８  ピストンロッド
１９  ピストン
２０  流体通路
２０’  流体通路
２１  環状溝
２１’  環状溝
２２  給排口
２２’  給排口
２３  導入孔
２４  環状溝
２５  供給口
Ｈ  小径孔
Ｈ’  大径孔
DH  段差部
Ｗ  アンカー躯体
【図１】
0003799170.tif 000002
【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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