(57)【要約】【課題】  中心の芯材が降伏し難く、しかも施工性及び経済性に優れたコンクリート集成材及びその構築方法を提供する。【解決手段】  コンクリート集成材において、芯材１と、この芯材１の周囲に配置される単材２又は組単材４と、それら全体を拘束する拘束部５とを具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、該芯材の周囲に配置される単材又は組単材と、それら全体を拘束する拘束部とを具備することを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート集成材において、前記芯材は鉄筋コンクリート又は無筋コンクリートであることを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項３】
請求項１又は２記載のコンクリート集成材において、前記単材は軸方向に負荷される引張・圧縮力を負担可能な鋼材又は長繊維からなる補強筋を内芯として有するコンクリート又はモルタルを充填した塩化ビニール管又は金属製単管からなることを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項４】
請求項１又は２記載のコンクリート集成材において、前記単材がコンクリート又はモルタルを充填した金属製単管からなることを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項５】
請求項３又は４記載のコンクリート集成材において、前記金属製単管が、ステンレス製単管、アルミニウム製単管又は鋼製単管からなることを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項６】
請求項１又は２記載のコンクリート集成材において、前記単材の軸方向鉄筋を配置した断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項７】
請求項１又は２記載のコンクリート集成材において、前記組単材は前記単材を複数本束ねて構成することを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項記載のコンクリート集成材上に別のコンクリート集成材を積層することを特徴とするコンクリート集成材。
【請求項９】
芯材と単材をプレキャストコンクリート工場で作製し、前記単材を複数本まとめて拘束した組単材を準備し、前記芯材と前記単材又は組単材を現場に搬入し、前記芯材を中心としてその周囲に前記単材又は組単材を複数配置し、周囲を拘束部により拘束することを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１０】
請求項９記載のコンクリート集成材の構築方法によって構築されるコンクリート集成材を積層する場合、はじめに構築したコンクリート集成材の前記芯材の上部に別の芯材を配置してその周囲に単材又は組単材を配置し、はじめに構築したコンクリート集成材の単材又は組単材と、前記上部に配置された単材又は組単材とを継手で接続し、新たに上部に積み上がった前記芯材とこの芯材を中心として配置された複数の単材又は組単材の周囲を拘束部で拘束することを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記単材又は組単材の軸方向の接続を行う継手は、前記単材又は組単材が前記補強筋を有する場合は、前記補強筋をあらかじめ端部から所定長露出させておき、前記単材又は組単材と外形寸法が同じ金属製管材を前記単材又は組単材の端部に軸方向に連続して配置し、前記金属製管材内部に充填材を充填し、前記上部に配置する単材又は組単材をその補強筋が前記充填材を充填した金属製管材内部に配置されるように軸方向に連続して配置することにより構成することを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記金属製管材に充填される充填材は、前記上部に配置する単材又は組単材を設置した後に、前記金属製管材にあらかじめ設けた注入口から充填することを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１３】
請求項１０記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記単材又は組単材の軸方向の接続を行う継手は、前記単材又は組単材がコンクリート又はモルタルを充填した金属製単管によりなる場合は、この金属製単管の端部にあらかじめコンクリート又はモルタルの充填されない所定長の空間を設けておき、該空間に前記所定長の２倍以下の長さの補強筋を軸方向に配置し、前記上部に配置する単材又は組単材を軸方向に連続して配置し、前記空間に充填材を充填することにより構成することを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１４】
請求項１３記載のコンクリート集成材積層構築体の構築方法において、前記金属製単管に充填される充填材は、前記金属製単管にあらかじめ設けた注入口から充填することを特徴とするコンクリート集成材積層構築体の構築方法。
【請求項１５】
請求項１１から１４の何れか一項記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記充填材は、無機モルタル又は有機樹脂であることを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１６】
請求項１５記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記無機モルタルは、セメントを主成分とする静的破砕剤であることを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１７】
請求項１６記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記静的破砕剤が材齢１日で膨張圧２３００〜２７００ｔ／ｍ2 であることを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【請求項１８】
請求項１記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記芯材が既設構造の補強すべき部材であることを特徴とするコンクリート集成材の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート集成材及びその構築方法に係り、特に鉄道土木構造物に用いるコンクリート集成材及びその構築方法に関するものである。なお、本発明において、コンクリート集成材とは、部品としてのコンクリートその他を集めて成した部材をいう。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄筋コンクリート部材は、図８に示すように、大地震時に軸方向鉄筋が降伏した後に破断したりあるいはコンクリートが圧縮破壊するため、復旧に多大な費用と時間を要するといった問題があった。
これを改善し、軸方向鉄筋の降伏、破断あるいはコンクリートの圧縮破壊による部材破壊の防止機能を発揮させるために、以下のような摩擦減衰機構を有する弾性耐震柱の提案（下記特許文献１及び非特許文献１，２参照）がなされている。
【０００３】
図１０は特許文献１に示したかかる従来の摩擦減衰機構を有する弾性耐震柱を示す図である。この図に示すように、弾性耐震柱１１０は、分割した単材１１１ａ〜１１１ｆを束ねるように強度の大きな拘束部１１２ａ，１１２ｂで拘束し、プレストレスを導入している。また、非特許文献１，２において、機能の発揮方向を一方向に限定し、平板を３枚重ねた構造に単純化して、上記部材破壊の防止を発揮できることを確認している。図９はその弾性耐震柱を示す図であり、弾性耐震柱１００は、単材１０１ａ〜１０１ｃが拘束部１０２により締め付けられることによって束ねられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９０７２３号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】澤田純男，西郡一雅，「摩擦減衰機構を有する弾性耐震橋脚柱の提案」，土木学会第６０回年次学術講演会，１−２７２，平成１７年９月，ｐｐ．５４１−５４２
【非特許文献２】澤田純男，高橋良和，西郡一雅，「摩擦減衰機構を持つ弾性耐震柱の実験的研究」，土木学会第６２回年次学術講演会，１−３５１，平成１９年９月，ｐｐ．６９７−６９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した摩擦減衰機構を有する弾性耐震柱では、（１）中心部の単材１１１ａが必ずしも効果を発揮せず非効率である、（２）部材の完成形にあわせて単材１１１ａ〜１１１ｆを設計する必要があるため経済性が損なわれる、（３）単材１１１ａ〜１１１ｆが大きいため施工性に劣り、仮にそれらを小さく設計しても、本数が多いためにやはり施工性に劣る、といった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて、中心部の機能を最適化し、しかも施工性及び経済性に優れたコンクリート集成材及びその構築方法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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕コンクリート集成材において、芯材と、この芯材の周囲に配置される単材又は組単材と、それら全体を拘束する拘束部とを具備することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載のコンクリート集成材において、前記芯材は鉄筋コンクリート又は無筋コンクリートであることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載のコンクリート集成材において、前記単材は軸方向に負荷される引張・圧縮力を負担可能な鋼材又は長繊維からなる補強筋を内芯として有するコンクリート又はモルタルを充填した塩化ビニール管又は金属製単管からなることを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕又は〔２〕記載のコンクリート集成材において、前記単材がコンクリート又はモルタルを充填した金属製単管からなることを特徴とする。
【００１０】
〔５〕上記〔３〕又は〔４〕記載のコンクリート集成材において、前記金属製単管が、ステンレス製単管、アルミニウム製単管又は鋼製単管からなることを特徴とする。
〔６〕上記〔１〕又は〔２〕記載のコンクリート集成材において、前記単材の軸方向鉄筋を配置した断面形状は、円形、楕円形又は多角形であることを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕又は〔２〕記載のコンクリート集成材において、前記組単材は前記単材を複数本束ねて構成することを特徴とする。
【００１１】
〔８〕コンクリート集成材積層構築体であって、上記〔１〕から〔７〕の何れか一項記載のコンクリート集成材上に別のコンクリート集成材を積層することを特徴とする。
〔９〕コンクリート集成材の構築方法において、芯材と単材をプレキャストコンクリート工場で作製し、前記単材を複数本まとめて拘束した組単材を準備し、前記芯材と前記単材又は組単材を現場に搬入し、前記芯材を中心としてその周囲に前記単材又は組単材を複数配置し、周囲を拘束部により拘束することを特徴とする。
【００１２】
〔１０〕コンクリート集成材の構築方法において、上記〔９〕記載のコンクリート集成材の構築方法によって構築されるコンクリート集成材を積層する場合、はじめに構築したコンクリート集成材の前記芯材の上部に別の芯材を配置してその周囲に単材又は組単材を配置し、はじめに構築したコンクリート集成材の単材又は組単材と、前記上部に配置された単材又は組単材とを継手で接続し、新たに上部に積み上がった前記芯材とこの芯材を中心として配置された複数の単材又は組単材の周囲を拘束部で拘束することを特徴とする。
【００１３】
〔１１〕上記〔１０〕記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記単材又は組単材の軸方向の接続を行う継手は、前記単材又は組単材が前記補強筋を有する場合は、前記補強筋をあらかじめ端部から所定長露出させておき、前記単材又は組単材と外形寸法が同じ金属製管材を前記単材又は組単材の端部に軸方向に連続して配置し、前記金属製管材内部に充填材を充填し、前記上部に配置する単材又は組単材をその補強筋が前記充填材を充填した金属製管材内部に配置されるように軸方向に連続して配置することにより構成することを特徴とする。
【００１４】
〔１２〕上記〔１１〕記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記金属製管材に充填される充填材は、前記上部に配置する単材又は組単材を設置した後に、前記金属製管材にあらかじめ設けた注入口から充填することを特徴とする。
〔１３〕上記〔１０〕記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記単材又は組単材の軸方向の接続を行う継手は、前記単材又は組単材がコンクリート又はモルタルを充填した金属製単管によりなる場合は、この金属製単管の端部にあらかじめコンクリート又はモルタルの充填されない所定長の空間を設けておき、この空間に前記所定長の２倍以下の長さの補強筋を軸方向に配置し、前記上部に配置する単材又は組単材を軸方向に連続して配置し、前記空間に充填材を充填することにより構成することを特徴とする。
【００１５】
〔１４〕上記〔１３〕記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記金属製単管に充填される充填材は、前記金属製単管にあらかじめ設けた注入口から充填することを特徴とする。
〔１５〕上記〔１１〕から〔１４〕の何れか一項記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記充填材は、無機モルタル又は有機樹脂であることを特徴とする。
【００１６】
〔１６〕上記〔１５〕記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記無機モルタルは、セメントを主成分とする静的破砕剤であることを特徴とする。
〔１７〕上記〔１６〕記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記静的破砕剤が材齢１日で膨張圧２３００〜２７００ｔ／ｍ2 であることを特徴とする。
〔１８〕上記〔１〕記載のコンクリート集成材の構築方法において、前記芯材が既設構造の補強すべき部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、地震等により大規模な曲げ、せん断力が作用しても損傷し難く、しかも施工性及び経済性に優れたコンクリート集成材及びその構築方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例を示すコンクリート集成材の斜視図である。
【図２】本発明の実施例を示すコンクリート集成材の上面図である。
【図３】本発明の実施例を示すコンクリート集成材の構築フローチャートである。
【図４】本発明の実施例を示すコンクリート集成材の構築の様子を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す軸方向に積層したコンクリート集成材を示す図である。
【図６】内部に補強筋を有する単材の接続方法の説明図である。
【図７】コンクリート又はモルタルを充填した金属製単管からなる単材の接続方法の説明図である。
【図８】従来のコンクリート集成材の軸方向鉄筋の降伏状況を示す図面代用写真である。
【図９】従来の摩擦減衰機構を有する弾性耐震柱を示す図（その１）である。
【図１０】従来の摩擦減衰機構を有する弾性耐震柱を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のコンクリート集成材は、芯材と、この芯材の周囲に配置される単材又は組単材と、それら全体を拘束する拘束部とを具備する。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すコンクリート集成材の斜視図、図２はそのコンクリート集成材の上面図である。
これらの図において、１は芯材、２は補強筋３を有する単材、４は単材２を複数本（ここでは３本ずつ）あらかじめ束ねて拘束した組単材であり、単材２又は組単材４の数で断面の大きさを調整することができるようにする。５は組み上がったコンクリート集成材を拘束する拘束部である。
【００２１】
ここで、芯材１は鉄筋コンクリート又は無筋コンクリートとする。引張力による破壊を抑制するために、軸方向にあらかじめ切断しておくことができる。また、この芯材１として、発泡スチロールを使用して軽量化することもできるが、その場合は、断面形状保持のためのスチフナ（ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ）が必要になる。
また、単材２は軸方向に負荷される引張・圧縮力を負担可能な鋼材又は長繊維からなる補強筋３を有しており、コンクリート又はモルタルを充填した塩化ビニール管又は金属製単管からなる。ただし、金属製単管とした場合は補強筋３は省略可能である。その金属製単管は、アルミニウム管、ステンレス管又は鋼管が好適である。単材２の軸方向鉄筋としての補強筋３を配置した断面形状は、円形、楕円形又は多角形である。組単材４は、この単材２を複数本束ねて構成される。
【００２２】
図３は本発明の実施例を示すコンクリート集成材の構築フローチャート、図４はこのコンクリート集成材の構築の様子を示す図、図５は本発明の実施例を示す軸方向に積層したコンクリート集成材を示す図、図６は内部に補強筋を有する単材の接続方法の説明図、図７はコンクリート又はモルタルを充填した金属製単管からなる単材の接続方法の説明図である。
【００２３】
本発明のコンクリート集成材の構築方法について、図３のフローチャート及び図４，図５を参照しながら説明する。
（１）まず、図４（ａ）に示すように、コンクリートからなる芯材１と補強筋３を配置した単材２をプレキャストコンクリート工場で作製する（ステップＳ１）。
（２）次いで、図４（ｂ）に示すように、単材２、又は必要に応じて単材２を複数本（例えば、２本〜５本、ここでは３本ずつ）まとめて拘束した組単材４を準備する（ステップＳ２）。
【００２４】
（３）次に、準備した芯材１と単材２又は組単材４を現場に搬入する（ステップＳ３）。
（４）次に、必要に応じてクレーンを使い、芯材１を中心位置に配置する（ステップＳ４）。
（５）次に、必要に応じてクレーンを使い、図４（ｃ）に示すように、芯材１の周囲に単材２又は組単材４を配置する（ステップＳ５）。
【００２５】
（６）次に、芯材１を中心に複数個の単材２又は組単材４を配置してその周囲を拘束部５により拘束し、図４（ｄ）に示すように、コンクリート集成材６を構築する（ステップＳ６）。なお、例えば、芯材の重量及び体積を小さくするために１つの芯材の高さを予め低く製作しておいた場合は、図４（ｅ）に示すように、積み重なった複数の芯材１′を単材２又は組単材４が取り囲んでコンクリート集成材６′が構成される。
【００２６】
（７）コンクリート集成材を軸方向に積層するか否かを確認し（ステップＳ７）、軸方向に積層する場合には、図５に示すように、芯材１の上に、別コンクリートからなる芯材１１を積層する（ステップＳ８）。なお、７は芯材１１と芯材１との境界面である。
（８）その芯材１１の周囲に配置した単材１２又は組単材の補強筋１３とコンクリート集成材６の単材２又は組単材４の補強筋３とを継手１４で接続する（ステップＳ９）。なお、図５（ａ）では、芯材１１と芯材１との境界面７の位置（高さ）と継手１４の位置（高さ）は同じであるが、施工性を考慮した任意の高さに相互にずらすことができる〔図５（ｂ）参照〕。
【００２７】
（９）最後に、新たに積み上がった上部の周囲を拘束部１５で拘束し、コンクリート集成材１６が構築される（ステップＳ１０）。
ここで、上記ステップＳ９で述べたコンクリート集成材の構築方法について図５〜図７を参照しながら詳細に説明する。
図６において、２０は最初に構築されるコンクリート集成材６の単材、２１はその単材２０の補強筋、２２は単材２０の端部、２３は金属製管材、２４は金属製管材２３に充填される充填材、２５は単材２０の上に構築されるコンクリート集成材１６の単材、２６はその単材２５の補強筋である。
【００２８】
図５に示すようなコンクリート集成材を構築する場合、継手１４を構成するため、図６（ａ）に示すような補強筋２１をあらかじめ端部２２から所定長露出させた単材２０でコンクリート集成材６を構築する。そして、図６（ｂ）に示すように、単材２０と外形寸法が同じ金属製管材２３を単材２０の端部２２に軸方向に連続して配置し、この金属製管材２３の中に充填材２４として無機モルタル又は有機樹脂を充填する。次に、図６（ｃ）に示すように、その金属製管材２３の内部に補強筋２６が配置されるように、コンクリート集成材１６の単材２５を軸方向に連続して配置する。
【００２９】
この時、金属製管材２３の中に充填する充填材２４は、単材２５を軸方向に配置した後に、金属製管材２３にあらかじめ形成した注入口（図示なし）から充填するようにしてもよい。なお、ここでは、単材と同じ外形寸法の金属製管材２３を用いて単材どうしを接続するようにしているが、補強筋を端部から所定長露出させた単材を複数本拘束して組単材を構成し、その組単材の外形寸法と同じ金属製管材を用いて継手を構成するようにしてもよい。
【００３０】
一方、図７において、３０は最初に構築されるコンクリート集成材６の金属製単管からなる単材、３１はその単材３０の端部、３２は単材３０の端部３１に形成されるコンクリート又はモルタルの充填されない空間、３３は補強筋、３４はコンクリート集成材６の上に構築されるコンクリート集成材１６の金属製単管からなる単材、３５は単材３０にあらかじめ形成された注入口、３６は充填材である。
【００３１】
単材が金属製単管よりなる場合、継手１４を構成するため、図７（ａ）に示すような、金属製単管の端部３１にコンクリート又はモルタルの充填されない所定長の空間３２を設けた単材３０でコンクリート集成材６を構築する。そして、図７（ｂ）に示すように、この所定長の空間３２にその２倍以下の長さの補強筋３３を軸方向に配置し、図７（ｃ）に示すように、コンクリート集成材１６の単材３４を軸方向に連続して配置する。最後に、単材３０に設けられている注入口３５から空間３２に充填材３６としての無機モルタル又は有機樹脂を充填する。
【００３２】
なお、ここでは単材の場合で説明したが、単材を複数本拘束して構成した組単材の場合でも同様である。
ここで、金属製管材２３又は空間３２に充填される充填材２４，３６としての無機モルタルは、セメントを主成分とする静的破砕剤であり、材齢１日で膨張圧２３００〜２７００ｔ／ｍ2 となる静的破砕剤であることが望ましい。
【００３３】
以上説明したコンクリート集成材は、次のような効果を奏する。
（ａ）単材２，１２は汎用的な寸法で作製しており、また、廉価である。この単材２は、コンクリート又はモルタルを充填した塩化ビニール管又は金属製単管からなり、その断面形状は、円形、楕円形又は多角形状である。例えば、断面が四角形状の汎用品を使用することができる。組単材４又は構築されたコンクリート集成材６を解体することにより、単材としての再利用が可能である。例えば、複雑な駅の切替工事などで仮設材として転用可能である。
【００３４】
（ｂ）単材２を複数本束ねた組単材４を形成するようにしているので、現場での作業工程が低減でき、拘束効果も増大する。
（ｃ）地震時に、組み上がった単材同士又は単材と芯材との接触面で滑動し地震動によるエネルギーを摩擦力で吸収して損傷することがない。仮に損傷しても、組単材４を交換することにより早期復旧が可能である。
【００３５】
（ｄ）芯材１と単材２をプレキャストコンクリート工場でプレキャスト部材として作製することにより、高品質化を図り、工期の短縮を図ることができる。
（ｅ）単材２として塩化ビニール管を用いると、塩化ビニール管から脱型しない場合、著しく耐久性が向上する。
本発明で構築されたコンクリート集成材の特性は完全一体形に近い。また、中心部の芯材１には曲げ耐荷力を期待する必要がないため、これを断面の保持および軸力の保持機能に特化させることができる。
【００３６】
本発明によれば、中心のコンクリート芯材によって軸圧縮力を保持し、大規模な荷重が作用した場合のエネルギーを吸収して部材の損傷を抑制する。さらに、単材の形状や寸法と集成方法の見直しを行うことにより、実施工に適合するコンクリート集成材の構造が実現でき、経済性及び施工性の問題を解決することができる。
上記した実施の形態は、本発明のコンクリート集成材を新設構造物の構成部材として適用する場合を示したものであるが、本発明のコンクリート集成材は既設構造物の補強方法として適用することも可能である。この場合、図１において、芯材１は既設構造物の補強すべき部材（例えば、無筋の鉄道橋脚）となり、既設構造物の補強すべき部材をとり囲むように単材２又は組単材４を配置し、周囲を拘束する。
【００３７】
このように既設構造物の補強方法として適用したコンクリート集成材は、上記した（ａ）〜（ｅ）のほか、以下の効果を奏することができる。
（ｆ）既設構造物について軸方向鉄筋のアンカーによる定着を用いることなく、曲げ及びせん断補強を可能とする。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のコンクリート集成材及びその構築方法は、中心のコンクリート芯材が降伏し難く、しかも施工性及び経済性に優れたコンクリート集成材及びその構築方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１′，１１    芯材
２，１２，２０，２５    単材
３，１３，２１，２６，３３    補強筋
４    組単材
５，１５    拘束部
６，６′，１６    コンクリート集成材
７    境界面
１４    継手
２２，３１    単材の端部
２３    金属製管材
２４，３６    充填材
３０，３４    金属製単管からなる単材
３２    空間
３５    注入口
【図１】
2011226172.tif 000003
【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９】
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【図１０】
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【図８】
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