(57)【要約】【課題】簡単で安価な構造で、中低層建物に適用可能な優れた構造性能を確保することができる。【解決手段】基礎梁側に向けて突出する第１鉄骨柱１１と、第１鉄骨柱１１の上端に柱継手部１４を介して接合される第２鉄骨柱１２と、を柱コンクリート１３に埋設された鉄骨鉄筋コンクリート造のＳＲＣ柱１を備え、該ＳＲＣ柱１とコンクリート造の基礎梁２とが接続される構造であって、第１鉄骨柱１１はＳＲＣ柱１の柱コンクリート下端面１３ａから下方に向けて突出し、第１鉄骨柱１１の突出部分が基礎梁２に埋め込まれた状態で、柱コンクリート下端面１３ａと基礎梁２の上面２ａとの間にクリアランスＣが設けられた構成の柱脚ピン構造１０を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎梁側に向けて突出する第１鉄骨柱と、該第１鉄骨柱の上端に柱継手部を介して接合される第２鉄骨柱と、を柱コンクリートに埋設された鉄骨鉄筋コンクリート造のＳＲＣ柱を備え、該ＳＲＣ柱とコンクリート造の基礎梁とが接続される柱脚ピン構造であって、
前記第１鉄骨柱は前記ＳＲＣ柱の柱コンクリート下端面から下方に向けて突出し、該第１鉄骨柱の突出部分が前記基礎梁に埋め込まれた状態で、前記柱コンクリート下端面と前記基礎梁の上面との間にクリアランスが設けられていることを特徴とする柱脚ピン構造。
【請求項２】
前記基礎梁の上端部には、埋め込まれた前記第１鉄骨柱の周囲に接触する緩衝材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の柱脚ピン構造。
【請求項３】
前記ＳＲＣ柱には、該ＳＲＣ柱の柱コンクリート中において、前記第１鉄骨柱及び第２鉄骨柱の少なくとも一方に水平スチフナが配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の柱脚ピン構造。
【請求項４】
前記水平スチフナは、前記第１鉄骨柱の前記柱コンクリートの下端と面一となる位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の柱脚ピン構造。
【請求項５】
前記第１鉄骨柱及び第２鉄骨柱は、互いに上下方向に間隔をあけてボルト接合により接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の柱脚ピン構造。
【請求項６】
前記第１鉄骨柱の前記柱コンクリートから前記基礎梁に埋め込まれた部分、または前記柱コンクリート下端面と前記基礎梁の上面との間のクリアランス部分において、前記第１鉄骨柱のウェブが鉛直スチフナで補強されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の柱脚ピン構造。
【請求項７】
前記第１鉄骨柱の前記柱コンクリートから前記基礎梁に埋め込まれた部分において、前記第１鉄骨柱の両側のフランジを鉛直スチフナで溶接接合して閉鎖断面とするとともに、前記柱コンクリート下端面と前記基礎梁の上面との間のクリアランス部分の該閉鎖断面の内部にコンクリートを充填したことを特徴とする請求項１乃至３、又は請求項５のいずれか１項に記載の柱脚ピン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＲＣ柱とコンクリート造の基礎梁とが接続された構造の柱脚ピン構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の耐震性能を向上させる柱脚接合構造の一例として、１階の柱脚をピン構造として建物全体で効率良くエネルギーを吸収する図１０に示すような全体崩壊形システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１０に示す柱脚接合構造１００は、壁柱１０１の脚部１０１ａ内の芯鉄筋１０２が基礎１０３内に埋設された構成であり、これにより脚部１０１ａが回転可能に基礎１０３に支承された構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４１４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の柱脚接合構造では、以下のような問題があった。
すなわち、図１０に示す柱脚接合構造１００においては、理想的なピン構造を実現できる１階の柱脚のディテールが重要であるが、ピン構造に求められる性能として、良好な回転性能を有しながら、鉛直軸力やせん断力の伝達性能も確保する必要があり、その点で改良の余地があった。
そして、中低層以上の建物にピン構造を適用する場合、回転性能と鉛直軸力やせん断力伝達性能（２０００ｋＮ以上）を両立させることが難しいことから、例えば１階にオイルダンパーを設置するなどの別部材が必要となり、特殊で、かつ複雑な構造になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡単で安価な構造で、中低層建物および高層建物に適用可能な優れた構造性能を確保することができる柱脚ピン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】
上記目的を達成するため、本発明に係る柱脚ピン構造では、基礎梁側に向けて突出する第１鉄骨柱と、第１鉄骨柱の上端に柱継手部を介して接合される第２鉄骨柱と、を柱コンクリートに埋設された鉄骨鉄筋コンクリート造のＳＲＣ柱を備え、ＳＲＣ柱とコンクリート造の基礎梁とが接続される柱脚ピン構造であって、第１鉄骨柱はＳＲＣ柱の柱コンクリート下端面から下方に向けて突出し、第１鉄骨柱の突出部分が基礎梁に埋め込まれた状態で、柱コンクリート下端面と基礎梁の上面との間にクリアランスが設けられていることを特徴としている。
【０００７】
本発明では、ＳＲＣ柱の柱コンクリート下端面から下方に向けて突出する第１鉄骨柱が基礎梁にコンクリート内に埋め込まれ、さらに柱コンクリート下端面と基礎梁の上面との間にクリアランスが設けられているので、埋め込まれた第１鉄骨柱がヒンジの機能をなし、ピン構造の柱脚が構成されることになる。つまり、本柱脚ピン構造では、高い軸力とせん断力の伝達性能を確保することができるとともに、ピン構造として優れた回転剛性を確保することができる。
また、ピンとしての回転性能を第１鉄骨柱のヒンジ部で確保し、変形性能に優れた構造となるので、大変形領域でも柱脚の回転変形に伴うＳＲＣ柱の柱コンクリート部分の損傷を抑制することができ、外観上の損傷も少なくすることができる利点がある。
【０００８】
そして、従来のようにオイルダンパーを用いる等の特殊部材を必要としない簡単な構成となることから、施工性を向上させることができ、コストの低減を実現することができる。
また、高い軸力及びせん断力の伝達性能を確保することができるので、中低層以上の建物に採用することが可能である。
【０００９】
しかも、ＳＲＣ柱内で第１鉄骨柱と第２鉄骨柱が柱継手部を介して接続されているので、断面の大きさの異なる第１鉄骨柱と第２鉄骨柱とを配置することが可能である。そのため、柱脚のみのピン構造部分の必要性能で第１鉄骨柱の柱断面を設計することができ、第２鉄骨柱（或いは、第２鉄骨柱以上の階の鉄骨柱）の断面設計が前記ピン構造部分の制約を受けずに済むという利点がある。
【００１０】
また、本発明に係る柱脚ピン構造では、基礎梁の上端部には、埋め込まれた第１鉄骨柱の周囲に接触する緩衝材が設けられていることが好ましい。
【００１１】
このような構成とすることにより、緩衝材の緩衝作用によって基礎梁のコンクリートの損傷を抑えるとともに、ピン構造として必要な変形能力を確保することができ、すなわち回転剛性を低下させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る柱脚ピン構造では、ＳＲＣ柱には、ＳＲＣ柱の柱コンクリート中において、第１鉄骨柱及び第２鉄骨柱の少なくとも一方に水平スチフナが配設されていることが好ましい。
【００１３】
この場合には、水平スチフナがＳＲＣ柱の柱コンクリートに軸力伝達を負担させることができ、ボルト接合等による鉄骨柱同士の柱継手の簡略化を図ることが可能となり、その柱継手を合理的に設計することができる。第１鉄骨柱に設けられる水平スチフナは、柱コンクリート部分から伝達された軸力を第１鉄骨柱に伝達することができる。また、第２鉄骨柱に水平スチフナを設けると、第１鉄骨柱と第２鉄骨柱とが接合される継手位置（柱継手部）で鉄骨柱の断面が急変する場合であっても、第２鉄骨柱の水平スチフナにより柱コンクリートと鉄骨柱の軸力を調整し、ＳＲＣ柱としての平面保持を確保することができる。
【００１４】
また、本発明に係る柱脚ピン構造では、水平スチフナは、第１鉄骨柱の柱コンクリートの下端と面一となる位置に配置されていることが好ましい。
【００１５】
この場合には、柱コンクリートの下端と面一となる位置に設けられる水平スチフナより下側に被りの小さい柱コンクリートが介在しないので、柱コンクリート下端面が損傷するのを防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明に係る柱脚ピン構造では、第１鉄骨柱及び第２鉄骨柱は、互いに上下方向に間隔をあけてボルト接合により接続されていることが好ましい。
【００１７】
この場合には、第２鉄骨柱分の負担する軸力と柱せん断力を第１鉄骨柱に伝達することができ、伝達性能の向上を図ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る柱脚ピン構造では、前記第１鉄骨柱の前記柱コンクリートから前記基礎梁に埋め込まれた部分、または前記柱コンクリート下端面と前記基礎梁の上面との間のクリアランス部分において、前記第１鉄骨柱のウェブが鉛直スチフナで補強されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る柱脚ピン構造では、前記第１鉄骨柱の前記柱コンクリートから前記基礎梁に埋め込まれた部分において、前記第１鉄骨柱の両側のフランジを鉛直スチフナで溶接接合して閉鎖断面とするとともに、前記柱コンクリート下端面と前記基礎梁の上面との間のクリアランス部分の該閉鎖断面の内部にコンクリートを充填したことが好ましい。
【００２０】
これらの場合には、第１鉄骨柱分の柱コンクリート下端面と基礎梁の上面との間のクリアランス部分でより大きい鉛直軸力と柱せん断力を負担することができ、高層建物においても伝達性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の柱脚ピン構造によれば、簡単で安価な構造で、中低層建物および高層建物に適用可能な優れた構造性能を確保することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態による柱脚ピン構造の構成を示す立面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線断面図であって、第１鉄骨柱の基礎梁に埋め込まれた状態を示す図である。
【図３】図１に示すＢ−Ｂ線断面図であって、ＳＲＣ柱の第１鉄骨柱部分が配置される部分の図である。
【図４】本発明の実施の形態の第１変形例による柱脚ピン構造の構成を示す立面図であって、柱コンクリート下端面と基礎梁の上面との間のクリアランス部分の第１鉄骨柱のウェブを補強した図である。
【図５】図４に示すＤ−Ｄ線断面図であって、第１鉄骨柱の基礎梁に埋め込まれた状態を示す図である。
【図６】図４に示すＥ−Ｅ線断面図であって、ＳＲＣ柱の第１鉄骨柱部分が配置される部分の図である。
【図７】本発明の実施の形態の第２変形例による柱脚ピン構造の構成を示す立面図であり、第１鉄骨柱の両側のフランジを鉛直スチフナで溶接接合して閉鎖断面とし、柱コンクリート下端面と基礎梁の上面との間のクリアランス部分の閉鎖断面の内部にコンクリートを充填した図である。
【図８】図７に示すＦ−Ｆ線断面図であって、第１鉄骨柱の基礎梁に埋め込まれた状態を示す図である。
【図９】図７に示すＧ−Ｇ線断面図であって、ＳＲＣ柱の第１鉄骨柱部分が配置される部分の図である。
【図１０】従来の柱脚接合構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態による柱脚ピン構造について、図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態による柱脚ピン構造１０は、建物の耐震性能を向上させる構造であって、鉄骨鉄筋コンクリート造の柱（以下、「ＳＲＣ柱１」という）と、そのＳＲＣ柱１の下部を埋め込んで固定する鉄筋コンクリート造の基礎梁２と、の接合構造である。
【００２５】
ＳＲＣ柱１は、基礎梁２側に向けて突出する第１鉄骨柱１１と、第１鉄骨柱１１の上端１１ｃに柱継手部１４を介して接合される第２鉄骨柱１２と、主筋１５Ａや配筋１５Ｂ、第１鉄骨柱１１の上半部分、及び第２鉄骨柱１２を埋め込む柱コンクリート１３と、を備えて概略構成されている。
ここで、図１において、本実施の形態による第１鉄骨柱１１は建物における鉄骨０節を示し、第２鉄骨柱１２は鉄骨１節を示している。
【００２６】
ＳＲＣ柱１は、断面視で正方形状をなし、その中心軸線に沿ってＨ形鋼からなる第１鉄骨柱１１と第２鉄骨柱１２とが配置されている。第１鉄骨柱１１は、第２鉄骨柱１２よりも大きな断面形状のものとなっている。そして、第１鉄骨柱１１及び第２鉄骨柱１２は、互いに上下方向に所定の間隔Ｓをあけて互いのウェブ１１ａ、１２ａ同士をボルト接合により接続されている。
柱継手部１４は、第２鉄骨柱１２の下端のウェブ１２ａと、第１鉄骨柱１１の上端１１ｃ側のウェブ１１ａとが一対の挟み板１４ａで挟持され、これらの厚さ方向にボルト１４ｂを挿入して接合される構成となっている。
【００２７】
また、ＳＲＣ柱１には、図１及び図２に示すように、柱コンクリート１３中において、第１鉄骨柱１１及び第２鉄骨柱１２に水平スチフナ１６が配設されている。
図１において、第１鉄骨柱１１は、２段に水平スチフナ１６（１６Ａ、１６Ｂ）が設けられており、柱コンクリート下端面１３ａと面一となる位置に配置される第１水平スチフナ１６Ａと、この第１水平スチフナ１６Ａと柱継手部１４との間に配置される第２水平スチフナ１６Ｂと、を有している。また、第２鉄骨柱１２には、柱継手部１４の上方位置に第３水平スチフナ１６Ｃが配置されている。水平スチフナ１６は、図２の断面視において、第１鉄骨柱１１（第２鉄骨柱１２）のウェブ１１ａ（１２ａ）とフランジ１１ｂ（１２ｂ）との間の空間を塞ぐように配置されている。
【００２８】
そして、水平スチフナ１６を、第１鉄骨柱１１のように２枚以上設ける場合には、それら水平スチフナ１６Ａ、１６Ｂ同士の離間を第１鉄骨柱１１の柱成の１．５倍以上とすることで、柱コンクリート１３の応力伝達経路を確保することができ、効果的である。
【００２９】
図１に示すように、第１鉄骨柱１１は、ＳＲＣ柱１の柱コンクリート下端面１３ａから下方に向けて突出し、第１鉄骨柱１１の突出部分が基礎梁２に埋め込まれた状態で、柱コンクリート下端面１３ａと基礎梁２の上面２ａとの間に一定のクリアランスＣが設けられている。
【００３０】
基礎梁２には、上面２ａに位置するとともに、埋め込まれた第１鉄骨柱１１の周囲に接触する緩衝材２１が設けられている。緩衝材２１は、図３に示すように、第１鉄骨柱１１のＨ形鋼の周面に沿って設けられている。
この緩衝材２１としては、例えば「スタイロフォーム」（ダウ化工社製、登録商標）等の発泡性樹脂が好適に採用可能である。
【００３１】
次に、上述した柱脚ピン構造１０の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態では、図１に示すように、ＳＲＣ柱１の柱コンクリート下端面１３ａから下方に向けて突出する第１鉄骨柱１１が基礎梁２にコンクリート内に埋め込まれ、さらに柱コンクリート下端面１３ａと基礎梁２の上面２ａとの間にクリアランスＣが設けられているので、埋め込まれた第１鉄骨柱１１がヒンジの機能をなし、ピン構造の柱脚が構成されることになる。
つまり、本柱脚ピン構造１０では、高い軸力とせん断力の伝達性能を確保することができるとともに、ピン構造として優れた回転剛性を確保することができる。
【００３２】
また、ピンとしての回転性能を第１鉄骨柱１１のヒンジ部で確保し、変形性能に優れた構造となるので、大変形領域でも柱脚の回転変形に伴うＳＲＣ柱１の柱コンクリート１３部分の損傷を抑制することができ、外観上の損傷も少なくすることができる利点がある。
【００３３】
そして、従来のようにオイルダンパーを用いる等の特殊部材を必要としない簡単な構成となることから、施工性を向上させることができ、コストの低減を実現することができる。
また、高い軸力及びせん断力の伝達性能を確保することができるので、中低層以上の建物に採用することが可能である。
【００３４】
しかも、ＳＲＣ柱１内で第１鉄骨柱１１と第２鉄骨柱１２が柱継手部１４を介して接続されているので、本実施の形態のように断面の大きさの異なる第１鉄骨柱１１と第２鉄骨柱１２とを配置することが可能である。そのため、柱脚のみのピン構造部分の必要性能で第１鉄骨柱１１の柱断面を設計することができ、第２鉄骨柱１２（或いは、第２鉄骨柱１２以上の階の鉄骨柱）の断面設計が前記ピン構造部分の制約を受けずに済むという利点がある。
【００３５】
また、本実施の形態では、基礎梁２の上端部に第１鉄骨柱１１の周囲に接触する緩衝材２１が設けられていることから、緩衝材２１の緩衝作用によって基礎梁２のコンクリートの損傷を抑えるとともに、ピン構造として必要な変形能力を確保することができ、すなわち回転剛性を低下させることが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態の場合には、水平スチフナ１６がＳＲＣ柱１の柱コンクリート１３に軸力伝達を負担させることができ、ボルト接合等による鉄骨柱１１、１２同士の柱継手部１４の簡略化を図ることが可能となり、その柱継手部１４を合理的に設計することができる。
なお、第１鉄骨柱１１に設けられる水平スチフナ１６（１６Ａ、１６Ｂ）は、柱コンクリート１３部分から伝達された軸力を第１鉄骨柱１１に伝達することができる。また、第２鉄骨柱１２に水平スチフナ１６Ｃを設けると、第１鉄骨柱１１と第２鉄骨柱１２とが接合される継手位置（柱継手部１４）で鉄骨柱１１、１２の断面が急変する場合であっても、第２鉄骨柱１２の水平スチフナ１６Ｃにより柱コンクリート１３と鉄骨柱の軸力を調整し、ＳＲＣ柱１としての平面保持を確保することができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、柱コンクリート下端面１３ａと面一となる位置に設けられる水平スチフナ１６より下側に被りの小さい柱コンクリートが介在しないので、柱コンクリート下端面１３ａが損傷するのを防ぐことができる。
【００３８】
また、第１鉄骨柱１１及び第２鉄骨柱１２は、互いに上下方向に間隔Ｓをあけてボルト接合により接続されているので、第２鉄骨柱１２を負担する軸力と柱せん断力を第１鉄骨柱１１に伝達することができ、伝達性能の向上を図ることができる。
【００３９】
上述のように本実施の形態による柱脚ピン構造では、簡単で安価な構造で、中低層建物および高層建物に適用可能な優れた構造性能を確保することができる効果を奏する。
【００４０】
以上、本発明による柱脚ピン構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４１】
例えば、図４乃至図６に示す第１変形例による柱脚ピン構造１０は、第１鉄骨柱１１の柱コンクリート１３から基礎梁２に埋め込まれた部分に第１鉄骨柱１１のウェブ１１ａの両側に鉛直スチフナ１７Ａによって溶接接合により補強された構成となっている。鉛直スチフナ１７Ａは、その面方向を第１鉄骨柱１１の面方向に直交するとともに、延在方向を鉛直方向に沿って配置させている。これにより、より大きい鉛直軸力を伝達できるため、高層建物においても耐震性能を向上させることができる。
なお、鉛直スチフナは、本第１変形例のような平板状の部材のみではなく、Ｔ形鋼等の長尺部材を第１鉄骨柱１１のウェブ１１ａに沿って鉛直方向に設ける部材を含む。
【００４２】
また、図７乃至図９に示す第２変形例による柱脚ピン構造１０は、第１鉄骨柱１１の柱コンクリートから基礎梁２に埋め込まれた部分において、第１鉄骨柱１１の一対のフランジ１１ｂ、１１ｂのそれぞれの端部同士を鉛直スチフナ１７Ｂで溶接接合して閉鎖断面とし、柱コンクリート下端面１３ａと基礎梁２の上面２ａとの間のクリアランス部分の閉鎖断面の内部にもコンクリート１８が充填された構成となっている。これにより、より大きい鉛直軸力を伝達できるため、高層建物においても耐震性能を向上させることができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、基礎梁２の第１鉄骨柱１１が埋め込まれる箇所に緩衝材２１を配設させているが、このような緩衝材２１を省略することも可能である。また、本実施の形態では、緩衝材２１がＨ形鋼からなる第１鉄骨柱１１の全周に沿って設けられているが、全周ではなく部分的な範囲としてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、ＳＲＣ柱１の鉄骨柱１１、１２のそれぞれに水平スチフナ１６（１６Ａ〜１６Ｃ）が設けられているが、この水平スチフナ１６は省略することもでき、また取り付け位置、数量、板厚等の構成は適宜変更することが可能である。
【００４５】
さらに、本実施の形態では、柱継手部１４がボルト接合であり、鉄骨柱１１、１２同士の間に間隔Ｓをあけているが、これに限らずに、第１鉄骨柱１１の上端と第２鉄骨柱１２の下端とをメタルタッチとすることも可能である。この場合、メタルタッチ面は削り仕上げなどにより密着できるように加工するものとし、またメタルタッチによる伝達は、例えば鋼構造規準（日本建築学会編）に従い、軸力の１／４までとする。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、ＳＲＣ柱１は、断面視で正方形状をなし、その中心軸線に沿ってＨ形鋼からなる第１鉄骨柱１１と第２鉄骨柱１２とが配置されているが、これに限らずに、ＳＲＣ柱１は長方形とすることも可能である。この場合、第１鉄骨柱１１、第２鉄骨柱１２の強軸方向は、ＳＲＣ柱１の短辺方向とすることが構造性能の観点から効果的である。
【００４７】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ＳＲＣ柱
２  基礎梁
１０  柱脚ピン構造
１１  第１鉄骨柱
１１ａ  ウェブ
１１ｂ  フランジ
１２  第２鉄骨柱
１３  柱コンクリート
１３ａ  コンクリート下端面
１４  柱継手部
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ  水平スチフナ
１７Ａ、１７Ｂ  鉛直スチフナ
１８  コンクリート
２１  緩衝材
Ｃ  クリアランス
Ｓ  隙間
【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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【図１０】
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