(57)【要約】【課題】鋼製の構造部材から木製の構造部材へ伝えられる熱を抑制することができる構造部材の接合構造を提供する。【解決手段】鋼製の第１構造部材１２と、木製の心材１８と燃え止まり層２０とを備えた第２構造部材１４と、第１構造部材１２と第２構造部材１４とを接合する接合部材２４と、第１構造部材１２を覆い、第１構造部材１２から心材１８へ伝達される熱を心材１８が燃焼しない温度にする被覆層１６と、を有する構造部材の接合構造１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製の第１構造部材と、
荷重を支持する木製の心材と前記心材の周囲を取り囲む燃え止まり層とを備えた第２構造部材と、
前記第１構造部材と前記第２構造部材とを接合し、前記第１構造部材から前記心材へ及び前記心材から前記第１構造部材へ力を伝える接合部材と、
前記第１構造部材を覆い、該第１構造部材から前記心材へ伝達される熱を前記心材が燃焼しない温度にする被覆層と、
を有する構造部材の接合構造。
【請求項２】
前記被覆層は、前記第１構造部材の周囲を取り囲む板状の耐火部材であり、
該耐火部材の端部と前記燃え止まり層とが、直接又は耐火シールを介して繋がっている請求項１に記載の構造部材の接合構造。
【請求項３】
前記第１構造部材の接合端部を覆う前記被覆層の厚さよりも、前記接合端部以外の前記第１構造部材の部位を覆う前記被覆層の厚さを薄くする請求項１又は２に記載の構造部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製の構造部材と、木製の構造部材とを接合した構造部材の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
木製柱に鋼製梁を接合して建物を構築する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、接続用金具を用いて鋼製梁を木製柱に接合している。
【０００３】
しかし、火災時に鋼製梁が加熱され、この熱が木製柱に伝達されて木製柱の燃焼開始温度以上になってしまうと、木製柱が燃焼して構造部材としての健全性を維持できなくなってしまう。一般に、木製柱の燃焼開始温度は鋼製梁の耐火温度（鋼製梁が殆ど耐力低下せずに構造部材としての健全性を維持できる温度）よりも低いので、一般的な耐火被覆が鋼製梁に施されていても、鋼製梁から伝達された熱によって木製柱が燃焼してしまうことが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７４２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は係る事実を考慮し、鋼製の構造部材から木製の構造部材へ伝えられる熱を抑制することができる構造部材の接合構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、鋼製の第１構造部材と、荷重を支持する木製の心材と前記心材の周囲を取り囲む燃え止まり層とを備えた第２構造部材と、前記第１構造部材と前記第２構造部材とを接合し、前記第１構造部材から前記心材へ及び前記心材から前記第１構造部材へ力を伝える接合部材と、前記第１構造部材を覆い、該第１構造部材から前記心材へ伝達される熱を前記心材が燃焼しない温度にする被覆層と、を有する構造部材の接合構造である。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、被覆層によって、火災により加熱された第１構造部材から第２構造部材の心材へ伝達される熱を心材が燃焼しない温度（燃焼開始温度未満の温度）にすることにより、第２構造部材の心材が燃焼するのを防ぐことができる。これにより、火災時において第２構造部材の耐火性が確保され、構造部材としての第２構造部材の健全性を維持することができる。
【０００８】
また、接合部材により第１構造部材から心材へ、及び心材から第１構造部材へ力が伝えられることによって、第１構造部材と第２構造部材との接合強度を確実に確保することができる。
【０００９】
さらに、第２構造部材の耐火性は、第１構造部材に設ける耐火被覆（被覆層）により得られるので、第１構造部材と第２構造部材とを一般的な接合方法で接合することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構造部材の接合構造において、前記被覆層は、前記第１構造部材の周囲を取り囲む板状の耐火部材であり、該耐火部材の端部と前記燃え止まり層とが、直接又は耐火シールを介して繋がっている。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、被覆層を板状の耐火部材とすることにより、吹き付けにより被覆層を形成するよりも簡単に被覆層を形成することができる。
【００１２】
また、耐火部材の端部と燃え止まり層とが、直接又は耐火シールを介して繋がっているので、耐火部材の端部と燃え止まり層との間から第２構造部材の心材へ熱が伝わるのを抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構造部材の接合構造において、前記第１構造部材の接合端部を覆う前記被覆層の厚さよりも、前記接合端部以外の前記第１構造部材の部位を覆う前記被覆層の厚さを薄くする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、第２構造部材の耐火性能を大きく低下させることなく、第１構造部材全体に対する耐火被覆の被覆量を抑えることができる。これにより、耐火被覆を含めた第１構造部材の軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、鋼製の構造部材から木製の構造部材へ伝えられる熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造を示す側断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造の変形例を示す平断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造の変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造の変形例を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造について説明する。
【００１８】
図１の斜視図、及び図２の側断面図に示すように、本実施形態の構造部材の接合構造１０（以下、「接合構造１０」とする）は、第１構造部材としての梁１２、第２構造部材としての柱１４、接合部材としてのガセットプレート２４、及び耐火被覆としての被覆層１６を有している。
【００１９】
梁１２は、Ｈ形鋼によって構成されている。柱１４は、荷重を支持する木製の心材としての柱心材１８と、柱心材１８の周囲を取り囲む燃え止まり層２０と、燃え止まり層２０の周囲を取り囲む木製の燃え代層２２とを備えている。ガセットプレート２４は、鋼板からなり、端部に板状のベースプレート２６が設けられている。
【００２０】
ガセットプレート２４の端部（ベースプレート２６）は、柱１４の梁１２側の側面（燃え止まり層２０及び燃え代層２２）に形成された切り欠き部４２に挿入されており、これによって、柱心材１８の側面にベースプレート２６の背面３６を接触させた状態で、柱１４に梁１２が接合されている。
【００２１】
ガセットプレート２４は、柱心材１８に略水平に形成された貫通孔３８へアンカーボルト２８を貫通させ、このアンカーボルト２８の両端部にナット３０、３２を捩じ込み締め付けることによって、柱心材１８の側面に背面３６を接触させて柱心材１８に固定されている。これにより、ガセットプレート２４は、柱１４の外側へ張り出すようにして設けられている。なお、例えば、図２に示すように、柱心材１８（後に説明する切り欠き部３４の底面）とナット３０との間にプレート１５０を介在させてもよい。このようにすれば、ナット３０を締め付けたときに、このナット３０が柱心材１８にめり込むのを防ぐことができる。
【００２２】
図２に示すように、柱心材１８の梁１２と逆側の側面には、ナット３０、アンカーボルト２８の左端部、及びプレート１５０が収容される切り欠き部３４が形成され、この切り欠き部３４を覆うように燃え止まり層２０及び燃え代層２２が設けられている。切り欠き部３４には、ロックウール、モルタル等の断熱材Ｍが充填されて耐火処理が施されており、切り欠き部３４から柱心材１８へ熱が進入することを防いでいる。なお、切り欠き部３４を形成しないで、例えば、ナット３０、アンカーボルト２８の左端部、及びプレート１５０を収容する切り欠き部を、柱１４の梁１２と逆側の側面（燃え止まり層２０及び燃え代層２２）に形成し、この切り欠き部に断熱材Ｍを充填するようにしてもよい。
【００２３】
梁１２は、高力ボルト４４及びナット４６によってガセットプレート２４にボルト接合されることにより、ガセットプレート２４にピン接合されている。これによって、ガセットプレート２４は、梁１２を柱１４にピン接合し、梁１２から柱心材１８へ、及び柱心材１８から梁１２へ力を伝える。
【００２４】
また、被覆層１６は、梁１２に箱貼りで取り付けられて梁１２の側面と下面とを覆う、けい酸カルシウム板により構成された板状の耐火部材４０Ａ〜Ｃによって形成されており、梁１２の周囲を取り囲むことによって梁１２から柱心材１８へ伝達される熱を柱心材１８が燃焼しない温度にする。柱心材１８が燃焼しない温度とは、柱１４を構成する柱心材１８が火災時に燃焼することなく、殆ど耐力低下せずに構造部材としての健全性を維持できる柱１４の耐火温度、すなわち、柱心材１８の燃焼開始温度未満の温度（例えば、２６０°Ｃ）を意味する。
【００２５】
図２のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、被覆層１６の側壁を構成する耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部（端面）と、燃え止まり層２０の側面とが、直接又は耐火シールを介して繋がっている。図３では、燃え止まり層２０の側面に耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部（端面）を接触させて、耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部（端面）と燃え止まり層２０の側面とが直接繋がっている例が示されている。また、図２に示すように、被覆層１６の底壁を構成する耐火部材４０Ｃの端部（端面）と、柱心材１８の側面とが、直接又は耐火シールを介して繋がっている。図２では、柱心材１８の側面に耐火部材４０Ｃの端部（端面）を接触させて、耐火部材４０Ｃの端部（端面）と柱心材１８の側面とが直接繋がっている例が示されている。なお、耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部（端面）を柱心材１８の側面に、直接又は耐火シールを介して繋げてもよいし、耐火部材４０Ｃの端部（端面）を燃え止まり層２０の側面に、直接又は耐火シールを介して繋げてもよい。
【００２６】
図２に示すように、梁１２の上面には、鉄筋コンクリート製の床版４８が設けられている。また、切り欠き部４２は、柱心材１８の側面にガセットプレート２４が固定された状態で、ベースプレート２６の上面と、燃え止まり層２０及び燃え代層２２の下面との間、及びベースプレート２６の下面と、燃え止まり層２０及び燃え代層２２の上面との間に１０〜２０ｍｍ程度の隙間を有するように形成されている（以下、ベースプレート２６の上面に形成されている隙間を「上目地」、ベースプレート２６の下面に形成されている隙間を「下目地」とする）。このようにすれば、切り欠き部４２の開口面積を大きくすることができるので、ガセットプレート２４（ベースプレート２６）、梁１２、及び耐火部材４０Ａ〜Ｃが挿入し易くなる。
【００２７】
上目地及び下目地には、ロックウール、モルタル等の断熱材Ｗが充填されて耐火処理が施されており、上目地及び下目地から熱が進入することを防いでいる。なお、上目地及び下目地に、断熱性を有する可撓性材料を充填することにより、燃え止まり層２０及び燃え代層２２が乾燥等により上下方向へ収縮した場合においても、上目地及び下目地が閉塞された状態を維持することができる。
【００２８】
接合構造１０を構築する施工方法は、まず、柱心材１８の側面にガセットプレート２４の背面３６を接触させてガセットプレート２４を配置した状態で、柱１４の柱心材１８に形成された貫通孔３８と、ベースプレート２６に形成された固定孔５４とへ、アンカーボルト２８を挿入する。
【００２９】
次に、アンカーボルト２８の両端部にナット３０、３２を捩じ込み締め付けることによって、柱心材１８の側面にガセットプレート２４を固定する。
【００３０】
次に、高力ボルト４４及びナット４６により、ガセットプレート２４に梁１２をボルト接合する。
【００３１】
次に、切り欠き部３４に断熱材Ｍを充填し、上目地及び下目地に断熱材Ｗを充填した後に、梁１２の上面にコンクリートを打設して床版４８を形成する。
【００３２】
なお、柱心材１８及び燃え代層２２は、木材によって形成されていればよい。例えば、柱心材１８及び燃え代層２２は、米松、唐松、檜、杉、あすなろ等の一般の木造建築に用いられる木材（以下、「一般木材」とする）によって形成してもよいし、これらの一般木材を板状や角柱状等の単材に加工し、この単材を複数集成し単材同士を接着剤により接着して一体化することによって形成してもよい。
【００３３】
また、燃え止まり層２０は、火炎及び熱の進入を抑えて燃え止まり効果を発揮できる層であればよい。例えば、燃え止まり層２０は、難燃性を有する層や熱の吸収が可能な層であればよい。
【００３４】
難燃性を有する層としては、木材に難燃薬剤を注入して不燃化処理した難燃薬剤注入層が挙げられる。熱の吸収が可能な層は、一般木材よりも熱容量が大きな材料、一般木材よりも断熱性が高い材料、又は一般木材よりも熱慣性が高い材料によって形成してもよいし、これらの材料と一般木材とを組み合わせて形成してもよい（図３には、一般木材よりも熱容量が大きな材料であるモルタルによって形成された板部材５０と、一般木材によって形成された板部材５２とを交互に配置して、燃え止まり層２０を形成している例が示されている）。また、難燃性を有する層と、熱の吸収が可能な層とを組み合わせて（例えば、難燃性を有する層と、熱の吸収が可能な層とを交互に配置して）燃え止まり層２０を形成してもよい。
【００３５】
一般木材よりも熱容量が大きな材料としては、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメント、石膏等の無機質材料、各種の金属材料などが挙げられる。一般木材よりも断熱性が高い材料としては、けい酸カルシウム板、ロックウール、グラスウールなどが挙げられる。一般木材よりも熱慣性が高い材料としては、セランガンバツ、ジャラ、ボンゴシ等の木材が挙げられる。
【００３６】
次に、本発明の実施形態に係る構造部材の接合構造の作用と効果について説明する。
【００３７】
本発明の実施形態の接合構造１０では、図１〜３に示すように、高力ボルト４４及びナット４６によってガセットプレート２４に梁１２をボルト接合することにより、梁１２がガセットプレート２４にピン接合される。これによって、梁１２は柱１４にピン接合される。また、ガセットプレート２４により梁１２から柱心材１８へ、及び柱心材１８から梁１２へ力が伝えられることによって、梁１２と柱１４との接合強度を確実に確保することができる。
【００３８】
また、図３に示すように、柱１４において、火災が発生したときに火炎が燃え代層２２に着火し、燃え代層２２が燃焼する。そして、燃焼した燃え代層２２は炭化する。これにより、柱１４の外部から柱心材１８への熱伝達と酸素供給とを炭化した燃え代層２２が遮断し、燃え止まり層２０が吸熱するので、火災（加熱）時及び火災（加熱）終了後における柱心材１８の温度上昇を抑制することができる。
【００３９】
よって、火災（加熱）時及び火災（加熱）終了後において、所定時間（例えば、１時間耐火の場合には、１時間）の間、柱１４の柱心材１８を燃焼開始温度未満に抑え、柱心材１８を燃焼させずに燃え止まらせることができる。
【００４０】
さらに、被覆層１６によって、火災により加熱された梁１２から柱１４の柱心材１８へ伝達される熱を柱心材１８が燃焼しない温度（燃焼開始温度未満の温度）にすることにより、柱１４の柱心材１８が燃焼するのを防ぐことができる。これにより、火災時において柱１４の耐火性が確保され、構造部材としての柱１４の健全性を維持することができる。
【００４１】
また、柱１４の耐火性は、梁１２に設ける耐火被覆（被覆層１６）により得られるので、梁１２と柱１４とを一般的な接合方法で接合することができる。
【００４２】
また、図２、３に示すように、被覆層１６を板状の耐火部材４０Ａ〜Ｃとすることにより、吹き付けにより被覆層を形成するよりも簡単に被覆層を形成することができる。
【００４３】
さらに、耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部（端面）と、燃え止まり層２０の側面とが、直接又は耐火シールを介して繋がっているので、耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部と、燃え止まり層２０との間から柱１４の柱心材１８へ熱が伝わるのを抑制することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明した。
【００４５】
なお、本実施形態では、図２に示すように、柱心材１８の側面にガセットプレート２４を固定した例を示したが、梁１２から柱心材１８へ、及び柱心材１８から梁１２へ力を伝えることができれば、燃え止まり層２０や燃え代層２２へガセットプレート２４を固定してもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、図２に示すように、アンカーボルト２８を用いて柱１４の柱心材１８にガセットプレート２４を固定した例を示したが、ガセットプレート２４を柱心材１８に確実に固定できれば、他の固定方法を用いてもよい。例えば、ラグスクリューで柱心材１８にガセットプレート２４を固定してもよい。
【００４７】
さらに、本実施形態では、耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部（端面）と、燃え止まり層２０の側面とを、直接又は耐火シールを介して繋げた例を示したが、例えば、図４の平断面図に示す構造部材の接合構造７４の構成にしてもよい。図４では、燃え止まり層２０の梁１２側コーナー部に位置する板部材５０を、柱１４の梁１２側の側面へ達するように設け、このコーナー部に位置する板部材５０の側面５６と、耐火部材４０Ａ、４０Ｂの端部（端面）とを、直接又は耐火シールを介して繋げている。
【００４８】
また、本実施形態では、耐火被覆としての被覆層１６を、けい酸カルシウム板により構成された板状の耐火部材４０Ａ〜Ｃによって形成した例を示したが、この耐火被覆（被覆層１６）は、火災時に梁１２が耐火温度（梁１２を構成するＨ形鋼が殆ど耐力低下せずに構造部材としての健全性を維持できる温度であり、例えば、３５０°Ｃ）よりも高い温度にならないように被覆でき、且つ、火災により加熱された梁１２から柱１４の柱心材１８へ伝達される熱を柱心材１８が燃焼しない温度（柱心材１８の燃焼開始温度未満の温度であり、例えば、２６０°Ｃ）よりも高い温度にならないように被覆できれば、けい酸カルシウム板以外のものを用いて形成してもよい。例えば、湿式の耐火塗料、吹き付けロックウール、乾式のロックウールシート、高耐熱ロックウールシート、熱膨張シート、けい酸カルシウム板、石膏ボード、木製ボード、コンクリート部材によって耐火被覆を形成してもよい。
【００４９】
乾式の耐火被覆材は、梁１２を構成するＨ形鋼に、直貼りで取り付けてもよいし、箱貼りで取り付けてもよい。また、仕上げ材の木製ボードを、耐火被覆材として用いれば、美観を良くして意匠性を向上させることができる。木製ボードは、火災時に燃焼して炭化することにより、木製ボードの外部から梁１２への熱伝達と酸素供給とを遮断し、梁１２の温度上昇を抑制することができる。一般に、木材は１分間に０．６ｍｍ程度燃え進むので、木製ボードを１時間耐火の耐火被覆材として用いる場合には、３６ｍｍ（＝０．６ｍｍ×６０分）以上の厚さにすればよい。
【００５０】
図５の斜視図には、梁１２を覆う耐火被覆としての被覆層５８を、吹き付けロックウール６０によって形成した構造部材の接合構造７６の例が示され、図６の斜視図には、梁１２を覆う耐火被覆としての被覆層６２を、コンクリート６４を打設して形成した構造部材の接合構造７８の例が示されている。
【００５１】
さらに、鋼材が埋設された木質ハイブリッド部材を梁１２として用いてもよい。木質ハイブリッド部材では、鋼材を覆う木材が耐火被覆の役割りを果たす。
【００５２】
また、同種又は異種の耐火被覆材を複数重ねて設けるようにしてもよい。図７の横断面図には、梁１２を覆う被覆層６６を吹き付けロックウール６０によって形成し、被覆層６６を覆う被覆層６８を耐火部材４０Ａ〜Ｃによって形成した構造部材の接合構造８０の例が示されている。すなわち、図７では、複数の耐火被覆材（被覆層６６、６８）が重ねて設けられている。
【００５３】
また、本実施形態では、梁１２を被覆層１６で覆う例を示したが、梁１２の接合端部７０（図１を参照のこと）を覆う被覆層１６の被覆厚さよりも、接合端部７０以外の梁１２の部位（例えば、梁１２の中央部）を覆う被覆層１６の被覆厚さを薄くしてもよい。例えば、梁１２の接合端部７０を覆う被覆層１６の被覆厚さを、梁１２の温度を２６０°Ｃ以下に抑える被覆厚さにし、梁１２の中央部を覆う被覆層１６の被覆厚さを、梁１２の温度を３５０°Ｃ以下に抑える被覆厚さにする。
【００５４】
このようにすれば、柱１４の耐火性能を大きく低下させることなく、梁１２全体に対する耐火被覆の被覆量を抑えることができる。これにより、耐火被覆を含めた梁１２の軽量化を図ることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、第１構造部材をＨ形鋼によって構成された鋼製梁（梁１２）とし、第２構造部材を柱心材１８、燃え止まり層２０、及び燃え代層２２によって構成された木製柱（柱１４）とした例を示したが、第１構造部材をＨ形鋼によって構成された鋼製柱とし、第２構造部材を心材、燃え止まり層、及び燃え代層によって構成された木製梁としてもよい。また、本実施形態の接合構造１０を他の構造部材同士の接合（鋼製の構造部材と木製の構造部材との接合）に用いてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、図２に示すように、梁１２をガセットプレート２４にボルト接合することにより、柱１４に梁１２をピン接合した例を示したが、柱１４に梁１２を剛接合してもよい。
【００５７】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、柱１４に１つの梁１２を接合した例を示したが、柱１４に接合する梁１２はいくつでもよい。例えば、１つの梁１２のみを柱１４に接合してもよいし、平面視にて一直線状、Ｌ字状又はＴ字状に配置されるように２つ又は３つの梁１２を柱１４に接合してもよいし、平面視にて放射状に配置されるように４つの梁１２を柱１４に接合してもよい。
【００５８】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、第２構造部材としての柱１４が、荷重を支持する木製の心材としての柱心材１８と、柱心材１８の周囲を取り囲む燃え止まり層２０と、燃え止まり層２０の周囲を取り囲む木製の燃え代層２２とを備えている例を示したが、第２構造部材は、荷重を支持する木製の心材と、この心材の周囲を取り囲む燃え止まり層とを有していればよい。すなわち、燃え代層２２は適宜設ければよく、また、燃え止まり層２０の周囲を燃え代層２２以外の層（例えば、薄い木製の仕上げ材）で取り囲むようにしてもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１０、７４、７６、７８、８０  構造部材の接合構造
１２  梁（第１構造部材）
１４  柱（第２構造部材）
１６、５８、６２、６６、６８  被覆層
１８  柱心材（心材）
２０  燃え止まり層
２４  ガセットプレート（接合部材）
７０  接合端部
【図１】
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【図２】
2014029093.tif 000004
【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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