(57)【要約】【課題】せん断力やモーメントが作用するボルト孔に対しても確実に固定されるボルト、及び、そのボルトを使用した固定構造を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るボルトは、螺旋状の溝が形成された円柱形状のネジ部と、ネジ部よりも大径に形成された頭部と、ネジ部と頭部との間に形成された首部とを有し、首部の周囲には、弾性体が配置されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状の溝が形成された円柱形状のネジ部と、該ネジ部よりも大径に形成された頭部と、前記ネジ部と前記頭部との間に形成された首部とを有し、
前記首部の周囲には、弾性体が配置されたことを特徴とするボルト。
【請求項２】
前記弾性体は、前記首部から連続して前記ネジ部の一部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のボルト。
【請求項３】
前記弾性体は、ブチルゴムであることを特徴とする請求項１または２に記載のボルト。
【請求項４】
前記首部は、前記ネジ部の中心軸方向に垂直な面において断面形状が矩形であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボルト。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のボルトを有する固定構造であって、
第１貫通部が開口した第１部材と、
前記第１貫通部に連通する第２貫通部が開口し、前記第１部材に当接する第２部材と、を有し、
前記第１貫通部と前記第２貫通部には、前記ボルトが挿通されており、
前記首部が前記第１貫通部内に配置されたことを特徴とする固定構造。
【請求項６】
前記第２貫通部は円形の開口であり、
前記ネジ部の一部に配置された前記弾性体の外径は、前記第２貫通部の口径と同一の寸法となることを特徴とする請求項２に従属する請求項５に記載の固定構造。
【請求項７】
前記第２貫通部は円形の開口であり、
前記ネジ部の一部に配置された前記弾性体の外径は、前記第２貫通部の口径よりも大きい寸法であることを特徴とする請求項２に従属する請求項５に記載の固定構造。
【請求項８】
前記第１貫通部は、対向する一対の内壁面部を有する長孔形状であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の固定構造。
【請求項９】
前記頭部と、前記第１部材との間にはワッシャーが配置され、前記ワッシャーの外径は、前記第１貫通部の長軸方向の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の固定構造。
【請求項１０】
前記弾性体は、前記一対の内壁面部に当接することを特徴とする請求項８または９に記載の固定構造。
【請求項１１】
前記第１部材には、配管が取り付けられたことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、せん断力やモーメントが作用するボルト孔に対しても確実に固定されるボルト、及び、そのボルトを使用した固定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、普通ボルトを使用する場合、部材と部材との間に発生するせん断力をボルト自体により受け、両部材を固定している。ボルト孔は、その加工精度や、ボルトの固定位置の微調整のため、ボルトの外径よりもボルト孔の内径の方が大きく形成されることがある。ボルトとボルト孔との間に隙間が形成される例として、ボルト孔を長孔として形成した場合などがあげられる（例えば、特許文献１を参照）。このようにボルト孔を長孔として形成した場合、長軸方向に大きな隙間が形成されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３９０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボルトの外径よりもボルト孔の内径の方が大きく形成され、かつ、普通ボルトを使用する場合、高力ボルトに比べて締め付け力が弱いため、せん断力やモーメントが作用するとボルト孔の中でボルトの位置がずれてしまうことがある。このような、ボルト孔の中でのボルトの位置のずれは、ボルト孔を長孔とした場合に大きくなることがある。
これに対し、高力ボルトを使用した場合、部材間の摩擦力により両部材が固定されるため、ずれは発生しないが、各部材の接触面の表面処理やボルトの本締めのトルク管理、本締め後の防食処理など、普通ボルトに比べて工程管理とコストが必要となる。
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、せん断力やモーメントが作用するボルト孔に対しても確実に固定されるボルト、及び、そのボルトを使用した固定構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るボルトは、螺旋状の溝が形成された円柱形状のネジ部と、ネジ部よりも大径に形成された頭部と、ネジ部と頭部との間に形成された首部とを有し、首部の周囲には、弾性体が配置されたものである。
また、本発明に係るボルトを使用した固定構造は、第１貫通部が開口した第１部材と、第１貫通部に連通する第２貫通部が開口し、第１部材に当接する第２部材と、を有し、第１貫通部と第２貫通部には、ボルトが挿通されており、首部が第１貫通部内に配置されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るボルト、及び、そのボルトを使用した固定構造によれば、せん断力やモーメントが作用するボルト孔に対してもボルトが確実に固定され、ボルト孔の中でボルトがずれることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るボルト１００の三面図（（ａ）上面視、（ｂ）側面視、（ｃ）下面視）である。
【図２】実施の形態１に係るナット１１０の斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る第１ワッシャー１２０を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る第２ワッシャー１３０を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る桁部材２００の構造体３００との固定構造を示す三面図（（ａ）上面視、（ｂ）側面視、（ｃ）側面視におけるＡ−Ａ断面図）である。
【図６】実施の形態１に係る桁部材２００と構造体３００との固定構造を示す断面図（（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図）である。
【図７】実施の形態２に係るボルト１５０の三面図（（ａ）上面視、（ｂ）側面視、（ｃ）下面視）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係るボルトは、主に複数の部材同士を締結する際に使用するものである。
以下に本発明に係るボルトの実施の形態を説明する。
【００１０】
実施の形態１．
はじめに実施の形態１に係るボルト、ナット、ワッシャーの構造について説明する。
＜ボルト１００の構成＞
図１は、実施の形態１に係るボルト１００の三面図（（ａ）上面視、（ｂ）側面視、（ｃ）下面視）である。
ボルト１００は、いわゆる角根丸頭ボルト（ＪＩＳ  Ｂ  １１７１）に該当するボルトである。また、ボルト１００は、溶融亜鉛メッキ仕上げとなっている。
図１に示すように実施の形態１に係るボルト１００は、中心軸Ｊの方向に螺旋状のネジ溝１１が形成された円柱形状のネジ部１０と、ネジ部１０よりも大径に形成された円板形状の頭部２０と、ネジ部１０と頭部２０との間に形成された首部３０と、を備えている。
【００１１】
ネジ部１０に形成された螺旋形状のネジ溝１１には、後述するナット１１０が螺合する。
首部３０は、下面視で示すように中心軸Ｊに垂直な方向で矩形形状の断面を有し、直方体として形成されている。
ネジ部１０の直径と、首部３０の一辺の長さは、下面視で示すように略同一の寸法となっている。
頭部２０は、側面視でわかるように湾曲面を有する円板形状を有している。
なお、首部３０は、中心軸Ｊ方向に垂直な断面がこの矩形形状に限定されることはなく、対向する平行な二平面を有する長円形状、六角柱形状などを採用することができる。
また、頭部２０の形状も限定されず、ボルトの頭部２０として一般的な六角柱形状や、四角柱形状、円柱形状としてもよい。
【００１２】
首部３０の周囲、及び、首部３０から連続するネジ部１０の一部分には、弾性体４０が配置されている。この弾性体４０は、首部３０とボルト孔との隙間を埋めるためのもので、たとえばブチルゴムである。このブチルゴムは、テープ形状のものを首部３０及びネジ部１０の一部分に巻回してもよいし、首部３０及びネジ部１０の一部分に対して塗布するものでもよい。
【００１３】
弾性体４０としては、ブチルゴム以外に例えば、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、熱可塑性エラストマーなどを採用することができる。また、テープ形状のものとしては例えば、ビニールテープ、絶縁テープ、ＰＶＣ粘着テープ、シリコンテープ、シールテープ、アセテート粘着テープ、ケーブルハーネス用粘着テープなどを採用することができる。
なお、耐候性に優れているためブチルゴムを採用することが望ましい。
【００１４】
＜ナット１１０、及び、ワッシャーの構成＞
図２は、実施の形態１に係るナット１１０の斜視図である。
実施の形態１に係るナット１１０は、図２に示すように一般的な六角ナットの構造となっている。また、ナット１１０は、溶融亜鉛メッキ仕上げとなっている。
なお、ナット１１０は六角形断面形状以外にも矩形断面形状などを採用することができる。
【００１５】
次に、ワッシャーについて説明する。
図３は、実施の形態１に係る第１ワッシャー１２０を示す斜視図である。
図４は、実施の形態１に係る第２ワッシャー１３０を示す斜視図である。
第１ワッシャー１２０は、円板形状を有しており、中央にボルト１００の首部３０が挿通する開口部１２１が開口している。
開口部１２１は、実施の形態１に係る首部３０の形状に合わせた開口形状となっている。よって、例えば首部３０の断面形状が矩形であれば、その形状に対応する矩形形状の開口となっている。
この場合、首部３０の表面に配置されたブチルゴムとの干渉を抑制するように、開口部１２１の一辺の長さは、首部３０の一辺の長さよりも長く形成されている。
【００１６】
第２ワッシャー１３０は、第１ワッシャー１２０と同じく円板形状を有しており、中央にボルト１００のネジ部１０が挿通する開口部１３１が開口している。
開口部１３１は、実施の形態１に係るネジ部１０の口径に合わせた円形の開口となっている。
また、第１ワッシャー１２０、第２ワッシャー１３０は、溶融亜鉛メッキ仕上げとなっている。
【００１７】
＜ボルト１００を桁部材２００の固定に使用した例＞
実施の形態１に係るボルト１００を略水平方向に設置された長尺の桁部材２００の固定に使用する例を説明する。実施の形態１では、配管４００を支持する支持構造として桁部材２００を使用する例を示すため、桁部材２００は、配管４００の敷設方向に複数配置されるものとする。
【００１８】
図５は、実施の形態１に係る桁部材２００と構造体３００との固定構造を示す三面図（（ａ）上面視、（ｂ）側面視、（ｃ）側面視におけるＡ−Ａ断面図）である。
図６は、実施の形態１に係る桁部材２００と構造体３００との固定構造を示す断面図（（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図）である。
桁部材２００は、略水平方向に配置された例えば山形綱や溝形綱などの鋼材で形成された部材である。
桁部材２００は、図５に示すように、一端側で支持された片持ちの構造となっている。
桁部材２００の一端側には、支持板２１０（本発明の第１部材に相当する）が桁部材２００に例えば溶接等で取り付けられている。
【００１９】
一方、構造体３００は、桁部材２００が取り付けられる構造体である。構造体３００は、例えば構造物の梁材や柱材など、構造的に支持力を有する部材である。
構造体３００には、桁部材２００を支持するための支持片３１０（本発明の第２部材に相当する）が溶接等で取り付けられている。
【００２０】
支持板２１０には、図６に示すように例えば４つの長孔２１１（本発明の第１貫通部に相当する）が開口している。長孔２１１は、短軸方向と短軸方向に直交する長軸方向とを有しており、長軸方向の寸法は短軸方向の寸法よりも長く形成されている。長孔２１１の長軸方向は、桁部材２００の長尺方向と略平行となるように形成されている。また、長孔２１１は、短軸方向で対向する一対の平面である内壁面部２１２を有している。一対の内壁面部２１２は平行に形成されている。
【００２１】
また、支持片３１０には、図６に示すように支持板２１０の長孔２１１に対応する位置に円形のボルト孔３１１（本発明の第２貫通部に相当する）が開口している。
ボルト１００は、支持板２１０側から長孔２１１に挿入される。そして、支持片３１０のボルト孔３１１を挿通し、支持板２１０と支持片３１０とを互いに当接した状態で固定する。
【００２２】
実施の形態１に係るボルト１００の規格は、例えばＭ１６を想定している。このときの長孔２１１の寸法は、例えば短軸方向で１８ｍｍ、長軸方向で３６ｍｍを想定することができる。またボルト１００の首部３０の周囲に配置された弾性体４０の厚みは例えば１ｍｍ程度となる。
よって、長孔２１１内にボルト１００の首部３０が挿入された時点で、弾性体４０の表面が長孔２１１の短軸方向の対向する内壁面部２１２に略当接した状態となる。
【００２３】
なお、ボルト孔３１１の直径は、長孔２１１の内壁面部２１２間の距離より小さい寸法とすることが望ましい。また、ネジ部１０の周囲に配置された弾性体４０の外径は、ボルト孔３１１の口径と同一寸法、または、弾性体４０の外径をボルト孔３１１の口径よりも大きく形成することが望ましい。これは、ナット１１０を締め込んだときにネジ部１０の周囲に配置された弾性体４０がボルト孔３１１の周壁に当たるようにするためである。
【００２４】
桁部材２００の他端側には、例えば配管４００が支持されている。配管４００は、半円形状の下部吊金物４１０と上部吊金物４２０とによって支持され、２本の吊棒４３０により桁部材２００から吊り下げられている。下部吊金物４１０と上部吊金物４２０とは、両端に形成された片部４１１、４２１においてナットにより接続され、円形となって配管４００の外周を支持する。２本の吊棒４３０の下端は、下部吊金物４１０と上部吊金物４２０の片部４１１、４２１にナットにより固定されている。２本の吊棒４３０の上端は、桁部材２００にナットにより取り付けられている。例えば、配管４００が排水管の場合に、内部に流れる水が流下するための勾配を微調整するには、吊棒４３０の有効長、即ち、桁部材２００と片部４１１、４１２との距離を調整して行う。
【００２５】
支持板２１０に開口した長孔２１１は、桁部材２００の水平位置を微調整するために、ボルト１００の固定位置を長孔２１１の長軸方向で変更することができるようになっている。
【００２６】
＜桁部材２００と構造体３００との固定構造＞
ここで、桁部材２００の支持板２１０と構造体３００の支持片３１０との固定構造について詳述する。
図６に示すように、ボルト１００は、支持板２１０側から長孔２１１に挿入される。そして、ボルト１００は、支持片３１０のボルト孔３１１に挿通される。
ナット１１０は、ボルト１００のネジ部１０に螺合することで支持板２１０と支持片３１０とを固定する。
【００２７】
頭部２０と支持板２１０との間には、第１ワッシャー１２０が配置されている。また、ナット１１０と支持片３１０との間には、第２ワッシャー１３０が配置されている。
矩形形状断面の首部３０の対向する２面は、長孔２１１の短軸方向で対向する内壁面部２１２に弾性体４０を介して接するように配置される。よってナット１１０を回転させ、締め付けてもボルト１００が供回りすることを防止することができる。
また、首部３０の中心軸Ｊ方向の長さは、支持板２１０の厚さと略同じ寸法であることが望ましい。さらに、ネジ部１０の一部に配置された弾性体４０の中心軸Ｊ方向の長さは、支持片３１０の厚さと略同じ寸法であることが望ましい。
【００２８】
首部３０の周囲に配置された弾性体４０は、長孔２１１内で首部３０の周囲と長孔２１１の対向する一対の内壁面部２１２との間に充填される。また、ネジ部１０の一部に配置された弾性体４０は、ボルト孔３１１の周壁とネジ部１０との間に充填される。
【００２９】
さらに、弾性体４０の外径をボルト孔３１１の口径よりも大きく形成した場合には、弾性体４０がボルト孔３１１の周壁に当たってネジ部１０から一部が変形または剥離し、長孔２１１と首部３０との間に充填される。
これは、ボルト孔３１１の直径が、ネジ部１０の周囲に配置された弾性体４０の外径より小さい寸法となっているために、ナット１１０を締め込んだときに弾性体４０がボルト孔３１１の周壁に当たり変形または剥離するためである。
よって、ボルト１００が長孔２１１内で位置ずれを起こすことを確実に防止することができる。
【００３０】
すると、加重により桁部材２００が回転することを抑制し、配管４００の勾配を施工当初に設定した勾配に維持することができる。よって、配管４００が部分的に逆勾配となることを防止し、内部に流れる水を滞留させることなく流すことができる。
【００３１】
また、第１ワッシャー１２０の外径を長孔２１１の長軸方向の寸法よりも大径となる寸法で設定している。よって、長孔２１１内に弾性体４０が充填されても弾性体４０が長孔２１１外に落下することがない。また、弾性体４０の経年劣化により弾性体４０が長孔２１１外に落下することを防止することができる。
なお、桁部材２００の支持板２１０に長孔２１１を開口し、構造体３００の支持片３１０に円形のボルト孔３１１を開口する例を示したが、反対に、支持片３１０に長孔を開口し、支持板２１０に円形のボルト孔を開口する構成としても、ボルト１００を支持片３１０側から挿入することで同様の効果を得ることができる。
【００３２】
＜施工方法＞
次に、実施の形態１に係るボルト１００を桁部材２００と構造体３００との固定構造に使用する際の施工方法について説明する。
はじめに、ボルト１００の首部３０の周囲に弾性体４０を配置する。例えば弾性体４０に厚さ０．５ｍｍ程度のテープを使用する場合には、首部３０の周囲に例えば２周程度弾性体４０を巻回する。弾性体４０を塗布する場合には弾性体４０を加熱し、溶融した状態で首部３０の周囲に塗布し、冷却されて固化するのを待ってから使用する。
【００３３】
次に、ボルト１００に第１ワッシャー１２０を挿通する。第１ワッシャー１２０は、ボルト１００の首部３０に係合し、頭部２０に当接した状態で使用する。
次に、このようなボルト１００の状態で桁部材２００の支持板２１０に開口した長孔２１１にボルト１００のネジ部１０を挿入する。さらに、構造体３００の支持片３１０に開口したボルト孔３１１を挿通し、第１ワッシャー１２０が支持板２１０に当接した状態とする。
【００３４】
次に、ボルト１００のネジ部１０に第２ワッシャー１３０を挿通する。第２ワッシャー１３０は、支持片３１０に当接するまで移動させる。
次に、ネジ部１０にナット１１０を螺合する。このとき、ボルト１００のネジ部１０の対向する２面は、長孔２１１の対向する内壁面部２１２に当接しているため、ボルト１００とナット１１０とが供回りすることがない。
そして、複数のボルト１００をナット１１０で螺合し、支持板２１０と支持片３１０とを固定する。このとき、長孔２１１の長軸方向でボルト１００の位置を調整してからナット１１０を本締めする。
【００３５】
ナット１１０を締めていくと、ネジ部１０の周囲に配置された弾性体４０が支持片３１０のボルト孔３１１の周囲に当たることで、ナット１１０を締めるトルクが増加する。ここからナット１１０をさらに締め込むと、この弾性体４０がボルト孔３１１の周壁とネジ部１０との間に充填される。
【００３６】
さらに、弾性体４０の外径をボルト孔３１１の口径よりも大きく形成した場合には、弾性体４０の一部がボルト孔３１１の周壁に当たって変形または剥離し、長孔２１１の対向する一対の内壁面部２１２と首部３０との間に充填される。よって、ボルト１００が長孔２１１内で移動することを確実に防止することができる。
【００３７】
すると、桁部材２００の回転が抑制され、配管４００の勾配を施工当初に設定した勾配に維持することができる。よって、配管４００が部分的に逆勾配となることを防止し、内部に流れる水を滞留させることなく流すことができる。
【００３８】
すなわち、実施の形態１に係るボルト１００、及び、そのボルト１００を使用した固定構造によれば、せん断力やモーメントが作用するボルト孔に対してもボルト１００が確実に固定され、ボルト孔の中でボルト１００がずれることを防止することができる。
【００３９】
なお、ボルト１００は普通ボルトであるため、支持板２１０と支持片３１０との接触面の目荒らしなど、摩擦係数向上の工程は不要である。また、ボルト１００とナット１１０の詳細な締め付けトルク管理なども不要である。このため、高力ボルトに必要な細かい施工管理の必要性がない。
【００４０】
また、ナット１１０の締め付け施工後にボルト１００とボルト孔との隙間に、たとえば樹脂等のグラウト材を注入し、固化させてボルト１００を固定する施工方法も存在するが、非常に狭い空間への注入となるため手間が発生する。実施の形態１に係るボルト１００の施工方法によれば、ボルト１００に予め弾性体４０を取り付けてから施工するため、現場での施工の効率化を実現することができる。
【００４１】
また、ボルト孔の一方の形状は、長孔２１１を想定したが、ボルト孔の両方を円形の丸穴とした場合にも、ボルト孔とボルト１００との間に弾性体４０が充填されるため、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
さらに、ボルト孔の両方を長孔２１１とし、長孔２１１の長軸方向同士が同一方向となるように支持部材を配置した場合にも、ボルト孔とボルト１００との間に弾性体４０が充填されるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、実施の形態１では桁部材２００を水平方向の部材とした例を示したが、桁部材２００を鉛直方向に配置してもよい。この場合、長孔２１１の長軸方向が桁部材２００の長尺方向と略平行となるように形成されていれば、ボルトの固定位置を鉛直方向に調整することが可能となる。よって、桁部材２００を鉛直方向に移動させることが可能となり、桁部材２００に取り付けられた配管４００の勾配を微調整することができる。
【００４３】
実施の形態２．
＜ボルト１５０の構造＞
実施の形態２に係るボルト１５０について説明する。
図７は、実施の形態２に係るボルト１５０の三面図（（ａ）上面視、（ｂ）側面視、（ｃ）下面視）である。
上記実施の形態１に係るボルト１００では、首部３０の周囲、及び、首部３０から連続するネジ部１０の一部分に、弾性体４０が配置された例を示したが、この実施の形態２に係るボルト１５０では、首部３０の周囲のみに弾性体４０が配置されている。その他の構成については上記実施の形態１に係るボルト１００、及び、そのボルト１００を使用した固定構造と同一なため、説明を省略する。
【００４４】
この実施の形態２に係るボルト１５０のように首部３０のみに弾性体４０が配置されていても、首部３０の周囲に配置された弾性体４０が、首部３０の周囲と長孔２１１の対向する一対の内壁面部２１２との間に充填される。
さらに、首部３０の対向する２面に配置された弾性体４０の外面同士の距離を、長孔２１１の対向する内壁面２１２部同士の距離より大きい寸法とすることが望ましい。
このような構成とすることで、弾性体４０が長孔２１１内で変形し、弾性体４０と長孔２１１の内壁面部２１２との摩擦係数を向上させることができる。
よって、ボルト１００が長孔２１１内で位置ずれを起こすことを防止することができる。
【００４５】
すると、桁部材２００の回転が抑制され、配管４００の勾配を施工当初に設定した勾配に維持することができる。よって、配管４００が部分的に逆勾配となることを防止し、内部に流れる水を滞留させることなく流すことができる。
【００４６】
すなわち、実施の形態２に係るボルト１５０、及び、そのボルト１５０を使用した固定構造によれば、上記実施の形態１に係るボルト１００と同様に、せん断力やモーメントが作用するボルト孔に対してもボルト１５０が確実に固定され、ボルト孔の中でボルト１５０がずれることを防止することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ネジ部、１１  ネジ溝、２０  頭部、３０  首部、４０  弾性体、１００  ボルト、１１０  ナット、１２０  第１ワッシャー、１２１  開口部、１３０  第２ワッシャー、１３１  開口部、１５０  ボルト、２００  桁部材、２１０  支持板、２１１  長孔、２１２  内壁面部、３００  構造体、３１０  支持片、３１１  ボルト孔、４００  配管、４１０  下部吊金物、４１１  片部、４２０  上部吊金物、４２１  片部、４３０  吊棒、Ｊ  中心軸。
【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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