(57)【要約】【課題】熱媒体の経路を短小化させつつ、広範囲に亘って当該熱媒体による熱供給に伴う内部温熱環境の向上を図ることができる建物を提供する。【解決手段】建物１００は、鋼製の梁４と柱６からなる軸部材７連結して組み上げられる構造躯体１と、熱源２に連結されて熱媒体を流通させる熱媒流通管３と、を備えており、熱媒流通管３が、軸部材７に密着した状態で設けられている。この建物１００によれば、鋼製の軸部材７により当該軸部材７の延在方向、連結方向に熱が伝熱され、熱媒体が軸部材７に接触している部分のみならず、接触部分１０から所定の範囲まで軸部材７を暖めることができる。また、当該軸部材７からの輻射熱等を受けて当該軸部材７の周辺の空気や内装を形成する建材等を暖めることができるものとなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製の梁と柱からなる軸部材を連結して組み上げられる構造躯体と、
熱源に連結されて熱媒体を流通させる熱媒流通管と、を備え、
前記熱媒流通管が、少なくとも１の軸部材に密着した状態で設けられている
ことを特徴とする建物。
【請求項２】
前記軸部材は、前記構造躯体の外皮として設けられる外壁に沿設される断熱材と、当該構造躯体内に組み上げられる内装壁形成面材に覆われる居室空間との間の中間空気層に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項３】
前記中間空気層には、厚さ方向の中途部となる位置に、熱伝導速度の速い素材をシート状にしてなる良伝熱層が設けられており、該良伝熱層の少なくとも一部が軸部材に貼着されていることを特徴とする請求項２に記載の建物。
【請求項４】
前記良伝熱層は、全面に亘って前記内装壁形成面材に当接している
ことを特徴とする請求項３に記載の建物。
【請求項５】
前記軸部材のうち、柱を形成する軸部材は筒状の鋼管により形成され、該鋼管の内部に熱媒流通管が当該鋼管の内壁に接触した状態で設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の建物。
【請求項６】
前記軸部材のうち、梁を形成する軸部材は一対の上下フランジをウェブで連結してなるＨ形鋼により形成され、前記Ｈ形鋼の上フランジにて床板を支持すると共に、前記下フランジの下方に内装部材が設けられており、
前記熱媒流通管は、前記上下フランジの少なくとも一方に密着した状態で設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の建物。
【請求項７】
前記熱媒流通管と軸部材の接触部分を複数カ所に設けてなる
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製の梁と柱からなる軸部材を連結して組み上げられる構造躯体を備えた建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の空調のための構造として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１の建物は、当該建物の躯体を形成する梁柱を中空にし、内部に空調空気を流通させる構造を有している。また、この種の建物として、例えば特許文献２も知られている。特許文献２には、少なくとも隣合うように複数立設された柱間に梁を架設して部屋を構成する構造体を形成し、柱及び梁の長手方向に沿って中空部を設けて各中空部を連通させ、内部に中空部を有する箱状の壁パネルを隣合う柱間に取着し、これらの中空部同士を連通させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−１０１２２号公報
【特許文献２】特開平０７−１５０７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の構造では、梁柱自体が空調用ダクトとして機能している。しかしながら、当該構造にあっては、梁や柱の継目にて隙間が生じ、当該継目から空調空気が漏れてしまう虞があり、実際の空気流通は困難であり、実現するために著しく高い施工性を要する。また、特許文献１では、当該柱梁に送り込まれる空調空気を最終的には床パネルや壁パネルに設けられる中空体に送り込み、当該パネルを伝熱体として形成する構成ある。従って、これらに流通させている間に熱が奪われ、所期の効果を得られない虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、熱媒体の経路を短小化させつつ、広範囲に亘って当該熱媒体による熱供給に伴う内部温熱環境の向上を図ることができる建物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る建物は、鋼製の梁と柱からなる軸部材を連結して組み上げられる構造躯体と、熱源に連結されて熱媒体を流通させる熱媒流通管と、を備え、熱媒流通管が、少なくとも１の軸部材に密着した状態で設けられていることを特徴とする建物。
【０００７】
本発明に係る建物によれば、鋼製の軸部材により当該軸部材の延在方向、連結方向に熱が伝熱され、熱媒体が軸部材に接触している部分のみならず、接触部分から所定の範囲まで軸部材を暖めることができる。また、当該軸部材からの輻射熱等を受けて当該軸部材の周辺の空気や内装を形成する建材等を暖めることができるものとなっている。以上によって、熱媒体の経路を短小化させつつ、広範囲に亘って当該熱媒体による熱供給に伴う内部温熱環境の向上を図ることができる。
【０００８】
本発明に係る建物において、軸部材は、構造躯体の外皮として設けられる外壁に沿設される断熱材と、当該構造躯体内に組み上げられる内装壁形成面材に覆われる居室空間との間の中間空気層に設けられることが好ましい。当該中間空気層は、一方の側面となる外皮側が断熱材により形成され、内装壁形成面材側となる他方の側面の間の比較的壁厚方向の厚さを小さなものとした小スペースとされており、構造躯体の軸部材に伝熱した熱により、比較的短時間で暖められ、熱媒の温度によっては当該中間空気層の温度は室内温度相当まで高めることができる。（もしくは暖房時は高く、冷房時には低く設定することができる。）このように空気層の温度をコントロールすることで、室内の温度と中間空気層の温度勾配をなくし、その結果、屋外の温度が居室空間の温度に与える影響を抑制することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る建物において、中間空気層には、厚さ方向の中途部となる位置に、熱伝導速度の速い素材をシート状にしてなる良伝熱層が設けられており、該良伝熱層の少なくとも一部が軸部材に貼着されていることが好ましい。これによれば、軸部材に伝熱された熱は良伝熱層にも伝熱されることとなり、当該良伝熱層からも輻射熱を得ることができ、より効率的に中間空気層を暖めることができるものとなる。
【００１０】
本発明に係る建物において、良伝熱層は、全面に亘って内装壁形成面材に当接していることが好ましい。室内表面層に構造躯体を伝熱させた熱を、アルミ層に代表される良伝熱層によって早急に、かつ均一に伝熱させることが可能となる。その結果、室内にいる人体に与える輻射熱を伝熱無しの状態に比べ、快適（暖房時はより高く、冷房時はより低く）なものとすることが可能となる。
【００１１】
本発明に係る建物において、軸部材のうち、柱を形成する軸部材は筒状の鋼管により形成され、該鋼管の内部に熱媒流通管が当該鋼管の内壁に接触した状態で設けられていることが好ましい。熱媒流通管を鋼管の内部に設けることにより、熱媒流通管スペースを削減する事が可能となる。また、鋼管の内壁に熱媒流通管を接触させているので、これらの間での伝熱をスムーズに行うことができ、軸部材への伝熱効率をより高めることができるものとなる。
【００１２】
本発明に係る建物において、軸部材のうち、梁を形成する軸部材は一対の上下フランジをウェブで連結してなるＨ形鋼により形成され、Ｈ形鋼の上フランジにて床板を支持すると共に、下フランジの下方に内装部材が設けられており、熱媒流通管は、上下フランジの少なくとも一方に密着した状態で設けられていることが好ましい。床板を支持するフランジに対して熱を伝熱させることにより、中間空気層のみならず床表面を所定の領域にわたって温めることが可能となり、床部材の温度低下を抑制して室内の快適性を向上させることができる。下フランジ側となる天井についても同様の効果を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る建物において、熱媒流通管と軸部材の接触部分を複数カ所に設けてなることが好ましい。これによって、建物全体の温熱性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱媒体の経路を短小化させつつ、広範囲に亘って当該熱媒体による熱供給に伴う内部温熱環境の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る建物の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る建物の概略構成図である。
【図３】熱媒流通管の這い回し構造の一例を示す概略図である。
【図４】熱媒流通管の構造の一例を示す斜視図である。
【図５】熱媒流通管の構造の一例を示す図である。
【図６】熱媒流通管の構造の一例を示す図である。
【図７】建物の壁構造の一例を示す断面図である。
【図８】建物の壁構造の一例を示す断面図である。
【図９】建物の床構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、建物１００は、構造躯体１と、熱源２と、熱媒体を循環させる熱媒流通管３と、を備えている。構造躯体１は、鋼製の梁４と柱６からなる軸部材７を連結して組み上げられる。なお、梁４と柱６のあらゆる組み合わせに係る構造躯体に対して本発明を適用することができる。軸部材７のうち、梁４を形成する軸部材７は、一対の上下フランジ１１，１２をウェブ１３で連結してなるＨ形鋼により形成されている（図４参照）。軸部材７のうち、柱６を形成する軸部材７は筒状の鋼管により形成されており、本実施形態では、柱６は、四方の側面部１４を有する角型鋼管により形成されている（図６参照）。
【００１８】
熱源２は、熱媒体を加熱するための熱を発生させるものである。熱源２は、熱を発生させることができるものであればどのようなものを採用してもよい。熱源２は、自然エネルギーを利用してもよく、例えば、太陽熱温水器を適用してもよい。本実施形態は、図１に示す如く、熱源２として太陽熱温水器２Ａ及び貯水タンク２Ｂを適用しており、太陽熱温水器２Ａは建物１００の屋根に設けられている。また、貯水タンク２Ｂを備えているため、太陽熱温水器２Ａで温めた熱媒体（お湯）を、貯水タンク２Ｂに貯めておき、必要に応じて軸部材７の加熱に用いることができると共に、風呂等に供給することもできる。また、図２のように、太陽熱温水器２を直接軸部材７へ供給してもよい。また、熱源２として、建物１００の既存の給湯器など適用してもよい。
【００１９】
熱媒流通管３は、熱源２に連結されて熱媒体を流通させる流路である。熱媒体として、例えば水や空気などの流体を適用することができる。熱媒流通管３は、少なくとも１の軸部材７に密着した状態で設けられている。熱媒流通管３と軸部材７とが接触する接触部分１０が、熱媒流通管３を流れる熱媒体の熱を、軸部材７へ伝達する熱伝達部として機能する。当該接触部分１０は、建物１００中において、複数カ所に設けられていることが好ましい。なお、接触部分１０で鋼製の軸部材７へ熱が伝達されることにより、当該接触部分１０のみならず、軸部材７の延在方向及び連結方向に熱が伝達されることとなり、接触部分１０から所定の範囲内に亘り軸部材７が暖められる。熱媒流通管３のうち、接触部分１０以外の中間経路は、図示しない断熱材で覆われている。また、接触部分１０においても、軸部材７と接触していない熱媒流通管３の部分は、図示しない断熱材で覆われている。
【００２０】
熱媒流通管３の這回しは、構造躯体１に対してどのように設定してもよく、例えば、図３（ａ）に示すように、熱源２から直列に各軸部材７を結ぶように熱媒流通管３を這い回す直列配管構図としてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、熱源２から各部材に対して並列に這い回す並列配管構造としてもよい。並列配管構造とした場合、熱を各梁・柱に対して均等に伝達することができる。
【００２１】
熱媒流通管３を軸部材７に接触させる接触構造は、特に限定されず、熱媒流通管３が軸部材７に熱を伝達できる構造であれば、あらゆる構造を採用してもよい。例えば、梁４に対して図４に示すような接触構造を採用してよい。図４（ａ）に示すように、熱媒流通管３は、梁４のウェブ１３の側面に上下方向に四段取り付けられている。各段における熱媒流通管３は、断面三角形状を有し、その一辺がウェブ１３の側面に接触している。これにより、軸部材７と熱媒流通管３の接触面積を増大させつつ、空気との接触を減じて当該空気中に熱が逃げることを抑制している。また、図４（ｂ）に示すように、上段から下段へ向かって熱媒流通管３内を熱媒体が交互に往復することによって、梁４に効率良く熱を伝達することができる。また、図５に示すように、下フランジ１２とウェブ１３との間の隅部に断面矩形状の（往路側の）熱媒流通管３Ａを接触させる。断面矩形状の熱媒流通管３Ａは、下フランジ１２の上面とウェブ１３の側面の両方に接触する。また、上フランジ１１とウェブ１３との間の隅部に断面矩形状の（復路側の）熱媒流通管３Ｂを接触させる。断面矩形状の熱媒流通管３Ｂは、上フランジ１１の下面とウェブ１３の側面の両方に接触する。往路側の熱媒流通管３Ａと復路側の熱媒流通管３Ｂとで梁４のウェブを挟み込んだ状態となっているので、効率的に伝熱できる。なお、伝熱効率は熱媒体の流速にもよるが３０％程度と見込まれ、上記の如く同一の梁４の長さ方向に熱媒流通管３を往復するように配備することで、当該梁４への伝熱効率が高まる。
【００２２】
また、柱６に対しては、図６に示す接触構造が採用される。図６（ａ）に示すように、柱６の外周面に対して熱媒流通管３を接触させてよい。具体的には、熱媒流通管３は、伝熱部３ａと、中間部３ｂとを備えており、伝熱部３ａが柱６の外周面と接触することによって、熱媒体の熱を柱６に伝達している。また、図６（ｂ）に示すように、柱６の内部に熱媒流通管３を配置し、柱６の内壁に接触した状態で設けてもよい。図６（ｂ）の例では、一の側面部１４と隣の側面部１４との間の隅部に断面矩形状の熱媒流通管３が接触している。断面矩形状の熱媒流通管３は、両方の側面部１４の内周面と接触している。なお、熱媒流通管３の形状は特に限定されず、円形などでもよいが、図６（ｂ）の例に示すように、角型とすることにより軸部材７（平面部を有している）との接触面積を広くすることができる。
【００２３】
図７に示すように、軸部材７のうち柱６は、構造躯体１の外皮として設けられる外壁２１に沿設される断熱材２２と、当該構造躯体１内に組み上げられる内装壁形成面材２３に覆われる居室空間ＳＰとの間の中間空気層２４に設けられる。図７（ａ）は、建物１００の壁構造を横方向から見た断面図であり、図７（ｂ）は、建物１００の壁構造を上方から見た断面図である。外壁２１の材質としてＡＬＣ（Autoclaved Lightweight aerated Concretepanelsの略。軽量気泡コンクリートともいう）が採用されている。ＡＬＣは断熱材としても機能することができる。また、断熱材２２の材質としてフェノール樹脂発泡体からなるもの、例えばネオマフォーム（登録商標）を採用することが好ましい。ネオマフォームは気密層としても機能することができる。柱６の内面には、熱媒流通管３が密着している。また、中間空気層２４には、厚さ方向の中途部となる位置に、熱伝導速度の速い素材をシート状にしてなる良伝熱層２６が設けられている。本実施形態では、良伝熱層２６は、全面に亘って内装壁形成面材２３に当接している。軸部材７は、良伝熱層２６と接触しており、当該良伝熱層２６に対して所定の間隔（一の軸部材７と、それに隣り合う軸部材７との間隔）で設けられている。すなわち、良伝熱層２６の少なくとも一部が軸部材７に貼着されている。
【００２４】
また、図７（ｂ）に示すような構造に代えて、図８に示すような構造を採用してもよい。図８では、良伝熱層２６は、軸部材７の居室空間ＳＰ側の側面に貼着されており、良伝熱層２６が内装壁形成面材２３から離間することによって、良伝熱層２６と内装壁形成面材２３との間に空気が介在している。良伝熱層２６からの輻射熱によって、内装壁形成面材２３を暖め、当該内装壁形成面材２３を介して居室空間ＳＰに対しても輻射熱を与えることができる。
【００２５】
良伝熱層２６には、柱６に伝熱された熱が更に伝熱される。また、柱６は、間隔を有して配置されているが、良伝熱層２６は、柱６同士の間にて輻射熱を発生する。良伝熱層２６の材質は、軸部材７よりも熱伝導率が高いものであればどのような材質を採用してもよい。例えば、各物質の熱伝導率（単位はW/(m・K)）は、アルミニウムが２３６、鉄が８３．５、銅が４０３、銀が４２８、乾燥空気が０．０２４１、乾燥木材が０．１５〜０．２５である。従って、軸部材７が鉄の場合、アルミニウム、銅、銀等が鉄に比べて熱伝導率が高く、良伝熱層２６の材質として利用可能である。特に、良伝熱層２６としてアルミニウムを採用した場合、居室ＳＰ内の湿気が壁体内を透過することを防止することができる。これによって、結露を抑制することができる。
【００２６】
図９に示すように、軸部材７のうち梁４は、上フランジ１１にて床板３１を支持すると共に、下フランジ１２の下方に内装部材３８が設けられている。梁４には、上フランジ１１とウェブ１３との間に熱媒流通管３Ｂが密着した状態で設けられ、下フランジ１２とウェブ１３との間に熱媒流通管３Ａが密着した状態で設けられている。梁４は、床板３１を支持する床支持層３２と、天井の内装部材３８を支持する天井板３７との間の中間空気層３３に設けられる。床支持層３２として、ＡＬＣを適用することが好ましい。また、中間空気層３３には、厚さ方向の中途部となる位置に、熱伝導速度の速い素材をシート状にしてなる良伝熱層３４，３６が設けられている。本実施形態では、良伝熱層３４は、全面に亘って床支持層３２の下面に当接している。梁４の上フランジ１１は、良伝熱層３４と接触しており、当該良伝熱層３４に対して所定の間隔（一の軸部材７と、それに隣り合う軸部材７との間隔）で設けられている。すなわち、良伝熱層３４の一方が軸部材７に貼着されると共に、他方が当該軸部材７に隣り合う軸部材７に貼着されている。良伝熱層３６は、全面に亘って天井板３７の上面に当接している。梁４の下フランジ１２は、良伝熱層３６と接触しており、当該良伝熱層３６に対して所定の間隔（一の軸部材７と、それに隣り合う軸部材７との間隔）で設けられている。すなわち、良伝熱層３６の一方が軸部材７に貼着されると共に、他方が当該軸部材７に隣り合う軸部材７に貼着されている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る建物１００の作用・効果について説明する。
【００２８】
本実施形態に係る建物１００は、鋼製の梁４と柱６からなる軸部材７連結して組み上げられる構造躯体１と、熱源２に連結されて熱媒体を流通させる熱媒流通管３と、を備えており、熱媒流通管３が、軸部材７に密着した状態で設けられている。この建物１００によれば、鋼製の軸部材７により当該軸部材７の延在方向、連結方向に熱が伝熱され、熱媒体が軸部材７に接触している部分のみならず、接触部分１０から所定の範囲まで軸部材７を暖めることができる。また、当該軸部材７からの輻射熱等を受けて当該軸部材７の周辺の空気や内装を形成する建材等を暖めることができるものとなっている。以上によって、熱媒体の経路を短小化させつつ、広範囲に亘って当該熱媒体による熱供給に伴う内部温熱環境の向上を図ることができる。
【００２９】
本実施形態に係る建物１００において、軸部材７は、構造躯体１の外皮として設けられる外壁２１に沿設される断熱材２２と、当該構造躯体１内に組み上げられる内装壁形成面材２３に覆われる居室空間ＳＰとの間の中間空気層２４に設けられる。当該中間空気層２４は、一方の側面となる外皮側が断熱材２２により形成され、内装壁形成面材２３側となる他方の側面の間の比較的壁厚方向の厚さを小さなものとしたスペースとされており、構造躯体１の軸部材７に伝熱した熱により、比較的短時間で暖められ、熱媒の温度によっては当該中間空気層２４の温度は室内温度相当まで高めることができる。（もしくは暖房時は高く、冷房時には低く設定することができる。）このように中間空気層２４の温度をコントロールすることで、室内の温度と中間空気層２４の温度勾配をなくし、その結果、屋外の温度が居室空間ＳＰの温度に与える影響を抑制することが可能となる。
【００３０】
本実施形態に係る建物１００において、中間空気層２４には、厚さ方向の中途部となる位置に、熱伝導速度の速い素材をシート状にしてなる良伝熱層２６が設けられており、該良伝熱層２６の少なくとも一部が軸部材７である柱６に貼着されている。これによれば、図７に示すように、密着している熱媒流通管３から柱６に伝熱された熱は良伝熱層２６にも伝熱されることとなる。良伝熱層２６は柱３よりも広い範囲に亘って広がっているため、当該良伝熱層２６から広い範囲に亘って輻射熱を得ることができ、より効率的に中間空気層２４を暖めることができるものとなる。また、居室空間ＳＰに対しても輻射熱を与えることができる。
【００３１】
本実施形態に係る建物１００において、良伝熱層２６は、全面に亘って内装壁形成面材２３に当接している。室内表面層である内装壁形成面材２３に対して、構造躯体１を伝熱させた熱を、アルミ層に代表される良伝熱層２６によって早急に、かつ均一に伝熱させることが可能となる。その結果、室内にいる人体に与える輻射熱を伝熱無しの状態に比べ、快適（暖房時はより高く、冷房時はより低く）なものとすることが可能となる。
【００３２】
本実施形態に係る建物１００において、軸部材７のうち、柱６を形成する軸部材７は筒状の鋼管により形成され、該鋼管の内部に熱媒流通管３が当該鋼管の内壁に接触した状態で設けられている。熱媒流通管３を鋼管の内部に設けることにより、熱媒流通管３スペースを削減する事が可能となる。また、鋼管の内壁に熱媒流通管３を接触させているので、これらの間での伝熱をスムーズに行うことができ、軸部材７への伝熱効率をより高めることができるものとなる。
【００３３】
本実施形態に係る建物１００において、軸部材７のうち、梁４を形成する軸部材７は一対の上下フランジ１１，１２をウェブ１３で連結してなるＨ形鋼により形成され、Ｈ形鋼の上フランジ１１にて床板３１を支持すると共に、下フランジ１２の下方に内装部材３８が設けられており、熱媒流通管３Ａ，３Ｂは、上下フランジ１１，１２の少なくとも一方に密着した状態で設けられている。図９に示すように、床板３１を支持する上フランジ１１に対して熱を伝熱させることにより、中間空気層３３のみならず床表面を所定の領域にわたって温めることが可能となり、床部材の温度低下を抑制して室内の快適性を向上させることができる。下フランジ１２側となる天井についても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
本実施形態に係る建物１００において、熱媒流通管３と軸部材７の接触部分１０を複数カ所に設けてなる。これによって、建物１００全体の温熱性能の向上を図ることができる。
【００３５】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、構造躯体１の構造は、鋼製の梁４と柱６からなる軸部材７によって構成されるものであれば、その構造はどのようなものであってもよく、熱媒流通管３と軸部材７の接触部分１０もどこに設けてもよく、少なくとも１カ所で接触していればよく、接触部分１０の個数も限定されない。
【００３６】
また、軸部材７に対する熱媒流通管３の取り付け方は、上述の実施形態に例示したものに限定されず、熱媒流通管３が軸部材７に密着した状態で設けられていれば、どのような構成であってもよい。例えば、パイプ状の熱媒流通管３を軸部材７に巻きつけたような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…構造躯体、２…熱源、３…熱媒流通管、４…梁、６…柱、７…軸部材、１０…接触部分、１１…上フランジ、１２…下フランジ、１３…ウェブ、２１…外壁、２２…断熱材、２３…内装壁形成面材、２４，３３…中間空気層、２６，３４，３６…良伝熱層、３１…床板、３２…床支持層、３７…天井板、３８…内装部材、１００…建物、ＳＰ…居室空間。
【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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