(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレース材を連結するブレース連結金具であって、
躯体又は躯体に支持される被支持体に固定される固定部と、前記固定部から所定間隔を隔てて互いに平行に立設する一対の支持部とを有する固定部材と、
前記一対の支持部によって回動可能に軸支され、前記一対の支持部に挟まれた中央位置に、所定内径の第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔よりも小径で前記第１の貫通孔と直交する第２の貫通孔とが形成される回動部材と、
一端に前記回動部材の前記第１の貫通孔に挿入される挿入部が形成されると共に、他端にブレース材を連結する連結部が形成され、前記挿入部の所定位置に前記第２の貫通孔と同径の第３の貫通孔が形成される連結部材と、
前記挿入部が前記第１の貫通孔に挿入された状態で前記第２の貫通孔と前記第３の貫通孔との双方に挿入して固定されるヒューズピンと、
を備え、
前記ヒューズピンは、前記連結部材から作用する力が所定値を超えた場合に破断することを特徴とするブレース連結金具。
【請求項２】
前記第１の貫通孔に挿入された前記挿入部の先端に装着される抜止部材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のブレース連結金具。
【請求項３】
前記抜止部材と前記回動部材との間において前記挿入部に装着されるダンパー部材を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のブレース連結金具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜め補強材として設けられるブレース材の端部を、躯体や躯体に支持された被支持体などに連結するブレース連結金具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、天井スラブから垂下する吊りボルトが天井下地材などを支持する構造において、斜め補強材となるブレース材を取り付けて地震発生時の振動を抑制することが行われている（例えば特許文献１）。ブレース材としてはＣ形鋼や溝形鋼などの鋼材が多く用いられる。そのような鋼材には断面寸法の異なる様々なタイプのものが存在し、タイプに応じて強度が異なるのが一般的である。そのため、従来は、天井スラブから天井下地材までの距離や、斜め方向に配設する長さなどに応じて強度計算を行い、必要な耐震強度を発揮する鋼材がブレース材として選定されている。つまり、ブレース材は想定される大規模地震に耐え得るものであれば良いため、上述の強度計算が設置場所ごとに行われ、各設置場所に対して必要な耐震強度を発揮する最適な鋼材が選定される。
【０００３】
ところが、鋼材選定時における想定を超えるような大規模地震が発生すると、ブレース材に予期しなかった応力が作用するため、ブレース材が座屈する。その一方、ブレース材を天井スラブや吊りボルト、天井下地材などに連結するブレース連結金具は、ブレース材の耐震強度よりも強い強度で天井スラブや吊りボルト、天井下地材などに固定されている。そのため、仮にブレース材が座屈したとしても、ブレース材と、天井スラブや吊りボルト、天井下地材などとの連結状態が維持される。したがって、ブレース材が座屈するような大規模地震が発生したとしても、天井材が落下しないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４４８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようにブレース材を設置する場所ごとに精密な強度計算を行うことはかなり複雑であり、設計者にとっては時間と手間のかかる作業である。そのため、従来は設置場所ごとに最適な鋼材を選定するために多大な労力を要していた。
【０００６】
一方、強度計算のための時間と手間を省くためには、複数の設置場所のうち、最も大きな耐震強度が必要な場所に設置する鋼材を選定した後、他の設置場所にはそれと同じ鋼材を選定する手法が考えられる。例えば天井スラブから天井下地材までの距離がそれぞれ３ｍ、２ｍ、１ｍである３箇所にブレース材を配置する場合、３ｍの設置場所が最も耐震強度の必要な場所である。そのため、３ｍの設置場所に対して精密な強度計算を行うことによって必要な耐震強度を発揮する最適な鋼材を選定した後、他の２ｍ及び１ｍの設置場所には３ｍの設置場所と同じ鋼材を選定するのである。
【０００７】
しかし、３ｍの設置場所に設けるブレース材と同じ鋼材を用いて１ｍの設置場所にブレース材を配置してしまうと、ブレース材の剛性が必要以上に高くなってしまうことになる。そのため、想定を超えるような大規模地震が発生した場合でもブレース材が座屈せず、ブレース連結金具に過大な応力が集中してしまう現象が発生し、天井スラブや天井下地材などに固定されている部分が破損してしまう可能性がある。そうすると、ブレース連結金具が天井スラブから離脱してしまったり、或いは、天井下地材がブレース連結金具から離脱してしまったりする可能性があり、天井材などが落下してしまうという不具合が生じ得る。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、ブレース材の選定時に精密な強度計算を必要とせず、しかも想定を超えるような大規模地震が発生した場合でも天井スラブや天井下地材などの固定部分からは離脱しないようにしたブレース連結金具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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による解決手段は、ブレース材(70)を連結するブレース連結金具(1)であって、躯体又は躯体に支持される被支持体に固定される固定部(11)と、前記固定部(11)から所定間隔を隔てて互いに平行に立設する一対の支持部(12,13)とを有する固定部材(10)と、前記一対の支持部(12,13)によって回動可能に軸支され、前記一対の支持部(12,13)に挟まれた中央位置に、所定内径の第１の貫通孔(21)と、前記第１の貫通孔(21)よりも小径で前記第１の貫通孔(21)と直交する第２の貫通孔(22)とが形成される回動部材(20)と、一端に前記回動部材(20)の前記第１の貫通孔(21)に挿入される挿入部(31)が形成されると共に、他端にブレース材(70)を連結する連結部(32)が形成され、前記挿入部(31)の所定位置に前記第２の貫通孔(22)と同径の第３の貫通孔(33)が形成される連結部材(30)と、前記挿入部(31)が前記第１の貫通孔(21)に挿入された状態で前記第２の貫通孔(22)と前記第３の貫通孔(33)との双方に挿入して固定されるヒューズピン(40)と、を備え、前記ヒューズピン(40)は、前記連結部材(30)から作用する力が所定値を超えた場合に破断することを特徴とする構成である。
【００１０】
このような構成を採用することにより、想定を超えるような大規模地震発生時においてブレース材が座屈しなかった場合でもヒューズピンが破断するため、固定部材に対して応力が集中的に作用してしまうことを防止することができ、固定部が躯体又は被支持体に固定された状態を良好に維持することができるようになる。
【００１１】
また本発明は、上記構成を有するブレース連結金具(1)において、前記第１の貫通孔(21)に挿入された前記挿入部(31)の先端に装着される抜止部材(50)を更に備える構成としても良い。このような構成よれば、ヒューズピンが破断した後においても、連結部材と回動部材との接続状態を継続させることができる。
【００１２】
また本発明は、上記構成を有するブレース連結金具(1)において、前記抜止部材(50)と前記回動部材(20)との間において前記挿入部(31)に装着されるダンパー部材(60)を更に備える構成としても良い。このような構成によれば、ヒューズピンが破断した後、回動部材などに作用する衝撃を緩和することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、想定を超えるような大規模地震が発生した場合でも天井スラブや天井下地材などとの接合部分に破損が生じ難く、天井スラブや天井下地材などと離脱しないブレース連結金具を提供することができる。それ故、ブレース材の選定作業時には、精密な強度計算を行う必要がなくなるため、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ブレース連結金具の外観斜視図である。
【図２】ブレース連結金具の構成部材を分解して示す斜視図である。
【図３】ブレース連結金具が天井スラブに取り付けられた状態を示す部分断面図である。
【図４】ブレース連結金具が天井下地材に取り付けられた状態を示す部分断面図である。
【図５】天井スラブと天井下地材との間にブレース材が配設された状態の一例を示す図である。
【図６】ブレース材に対して引張力又は圧縮力が作用した場合のブレース連結金具の作用を示す図である。
【図７】ブレース材に対して引張力又は圧縮力が作用した場合のブレース連結金具の作用を示す図である。
【図８】ダンパー部材を備えたブレース連結金具の一構成例を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下において参照する各図面では互いに共通する部材に同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態におけるブレース連結金具１の外観斜視図であり、図２はブレース連結金具１の構成部材を分解して示す斜視図である。尚、図１及び図２に示すＸＹＺ３次元座標系は互いに共通する座標系である。図１及び図２に示すように、ブレース連結金具１は、所定形状の金属プレートが概略コ字状に折り曲げられて形成される固定部材１０と、その固定部材１０に回動可能に軸支される概略円柱状の回動部材２０と、ブレース材を連結するための連結部材３０と、回動部材２０に対して連結部材３０を係合させるためのヒューズピン４０と、連結部材３０が回動部材２０から離脱すること防止する抜止部材５０とを備えて構成される。
【００１７】
固定部材１０は、天井スラブなどの躯体や、躯体によって支持される天井下地材などの被支持体の表面に固定されるプレート状の固定部１１と、その固定部１１から所定間隔を隔てて互いに平行に立設する一対の支持部１２，１３とを有する。固定部１１には、躯体や被支持体の表面から突出するボルトを挿入して固定部材１０を固定するための装着孔１４が形成されている。また支持部１２，１３には、互いに対向する位置に、軸芯が共通であり、且つ、回動部材２０の外径とほぼ同径若しくはそれよりも若干大径の孔１５，１６が形成されている。これらの孔１５，１６は、装着孔１４の形成位置よりも横方向（図中−Ｘ方向）にずれた位置に形成される。
【００１８】
回動部材２０は所定の直径を有する金属棒状体を加工して形成されるものであり、その両端が一対の支持部１２，１３に形成された孔１５，１６に挿通された状態に装着される。その結果、回動部材２０は、一対の支持部１２，１３によって回動可能に軸支される。この回動部材２０は、一対の支持部１２，１３に挟まれる中央部分に所定内径を有する第１の貫通孔２１が形成される。第１の貫通孔２１は、回動部材２０の軸芯を通るように形成される。また回動部材２０の中央部分には、第１の貫通孔２１と直交するように第２の貫通孔２２が形成される。第２の貫通孔２２は第１の貫通孔２１と同様に回動部材２０の軸芯を通るように形成され、その内径は第１の貫通孔２１よりも小さい。
【００１９】
また回動部材２０の両端部には係合ピン２９を装着するための孔２８が設けられる。この孔２８は、回動部材２０が支持部１２，１３の孔１５，１６に挿入装着されたとき、支持部１２，１３の外側に突出する両端側の所定位置に設けられる。係合ピン２９は、例えば金属製の弾性部材によって構成され、互いに接離可能な直線状の棒状部と円弧状の係止部とを有している。そして直線状の棒状部が孔２８に挿入されることにより、円弧状の係止部が回動部材２０の外周面に密着した係合状態となり、係合ピン２９は、回動部材２０から離脱しないように取り付けられる。このような係合ピン２９は、回動部材２０が支持部１２，１３に装着された状態のとき、図１に示すように支持部１２，１３の外側で孔１５，１６に装着される。これにより、係合ピン２９は、回動部材２０が一対の支持部１２，１３に設けられた孔１５，１６から離脱してしまうことを防止する抜け止め効果を発揮する。
【００２０】
連結部材３０は、例えばＣ形鋼や溝形鋼などで構成されるブレース材を連結するための羽子板状の金属製部材である。連結部材３０は、一端に回動部材２０の第１の貫通孔２１に挿入される挿入部３１を有し、他端にブレース材を連結するためのプレート状の連結部３２を有している。挿入部３１は、第１の貫通孔２１の内径とほぼ同径若しくはそれよりも若干小径の円柱状に形成され、その先端に雄螺子３４が形成されている。また挿入部３１は、その中央の所定位置に、第２の貫通孔２２と同径であり、挿入部３１の軸芯を通るように形成された第３の貫通孔３３を有している。したがって、挿入部３１が第１の貫通孔２１に挿入され、第３の貫通孔３３が第２の貫通孔２２と同じ位置にあるときには、第２の貫通孔２２と第３の貫通孔３３とが連通する。また連結部３２には、ブレース材の端部をボルトとナットとで締着固定するための複数の締着孔３８が設けられている。
【００２１】
挿入部３１が第１の貫通孔２１の一方から挿入され、第３の貫通孔３３が第２の貫通孔２２と同じ位置に達すると、連結部材３０の先端に形成された雄螺子３４が第１の貫通孔２１の他端から突出した状態となる。第１の貫通孔２１から突出する雄螺子３４に対し、ナット５１などで構成される抜止部材５０が装着される。この抜止部材５０は、挿入部３１の先端に係合して挿入部３１の先端の直径を拡大させることにより、挿入部３１が第１の貫通孔２１から離脱してしまうことを防止するものである。尚、抜止部材５０は、必ずしも雄螺子３４に対してナット５１を装着することによって構成されるものでなくても良く、挿入部３１の先端が第１の貫通孔２１から離脱してしまうことを防止できるものであれば他の構造を採用しても良い。
【００２２】
ヒューズピン４０は、挿入部３１が第１の貫通孔２１に挿入され、第２の貫通孔２２と第３の貫通孔３３とが連通した孔に装着して固定される金属製部材である。ヒューズピン４０は、図２に示すように、所定の直径を有する胴部４１と、胴部４１の一端側に形成される拡径した頭部４２と、胴部４１の他端側に形成される縮径した雄螺子部４３とを有している。そしてヒューズピン４０は、雄螺子部４３を先端にして第２の貫通孔２２の一方から、第２の貫通孔２２と第３の貫通孔３３とが連通した孔に挿入される。頭部４２が第２の貫通孔２２の周縁部と係合した状態になると、雄螺子部４３が第２の貫通孔２２の他端から突出する。そして第２の貫通孔２２の他端から突出する雄螺子部４３にナット４４が装着されることにより、ヒューズピン４０は、回動部材２０に固定される。すなわち、ヒューズピン４０は、第２の貫通孔２２と第３の貫通孔３３の双方に挿入された状態で回動部材２０に固定される。このようなヒューズピン４０は、回動部材２０の第１の貫通孔２１に挿入して装着される連結部材３０を位置決めし、更にその位置で連結部材３０を保持する機能を有している。
【００２３】
ヒューズピン４０は、連結部材３０から作用する力（挿入部３１の軸方向に作用する力）が所定値を超えた場合に、胴部４１を破断させ、連結部材３０の保持機能がなくなるように構成される。胴部４１が破断する所定値は、ヒューズピン４０の材質及び胴部４１の直径を調整することにより、適宜設定することが可能である。
【００２４】
図３は、上記構成を有するブレース連結金具１が天井スラブＳに取り付けられた状態を示す部分断面図である。図３では、天井スラブＳにアンカー８０が固定され、そのアンカー８０が天井スラブＳの表面から下方に突出させるボルト８１に対してブレース連結金具１が取り付けられた状態を例示している。ブレース連結金具１は、固定部１１の装着孔１４にボルト８１が挿通され、そのボルト８１に対して固定部１１の下方からナット８３が締着されることにより、天井スラブＳに固定される。このとき、ブレース連結金具１の回動部材２０は、装着孔１４の下方位置にはなく、装着孔１４の位置から所定距離（数ｃｍ程度）だけ横方向にずれた位置にある。そのため、装着孔１４の下方には、ボルト８１に対してナット８３を締め付けるための作業空間が形成される。それ故、作業者がナット８３を締め付けてブレース連結金具１を天井スラブＳに固定する作業時に、回動部材２０が邪魔になることはなく、スムーズに作業を進めることができる。
【００２５】
図４は、ブレース連結金具１が野縁受けなどの天井下地材９０に取り付けられた状態を示す部分断面図である。図４では、天井下地材９０から上方に突出するボルト９１に対してブレース連結金具１が取り付けられた状態を例示している。ブレース連結金具１は、固定部１１の装着孔１４にボルト９１が挿通され、そのボルト９１に対して固定部１１の上方からナット９３が締着されることにより、天井下地材９０に固定される。このとき、ブレース連結金具１の回動部材２０は、装着孔１４の上方位置にはなく、装着孔１４の位置から所定距離（数ｃｍ程度）だけ横方向にずれた位置にある。そのため、装着孔１４の上方には、ボルト９１に対してナット９３を締め付けるための作業空間が形成される。したがって、作業者がナット９３を締め付けてブレース連結金具１を天井下地材９０に固定する作業時においても、回動部材２０が邪魔になることはなく、スムーズに作業を進めることができる。
【００２６】
図５は、上記のようにして天井スラブＳと天井下地材９０との間にブレース材７０が配設された状態の一例を示す図である。天井スラブＳ及び天井下地材９０にブレース連結金具１が取り付けられると、連結部材３０を支持する回動部材２０はその軸周りに回動自在であるため、ブレース材７０の配設角度に適合するように連結部材３０を回動させて配設することができる。そして連結部３２に形成された複数の締着孔３８と、ブレース材７０の端部に設けられる図示しない複数の孔とを互いに整合させ、ボルトとナットからなる締着具３９を整合させた孔に挿入して両者を締着固定することにより、図５に示すように、斜め補強材となるブレース材７０が天井スラブＳと天井下地材９０との間に配設された状態で固定される。尚、図５では、天井下地材９０を天井スラブＳから所定間隔の位置で吊り下げた状態に支持する吊りボルトは図示を省略している。
【００２７】
図６及び図７は、ブレース材７０に対して引張力又は圧縮力が作用した場合のブレース連結金具１の作用を示す図である。まず図６に示すようにブレース連結金具１に連結されたブレース材７０に対して軸方向Ｆの引張力又は圧縮力が作用した場合においてヒューズピン４０に作用する応力が所定値を超えないときには、ヒューズピン４０は破断せず、連結部材３０の保持機能を維持する。したがって、ブレース材７０による制震機能は良好に維持される。
【００２８】
これに対し、ブレース材７０に作用する引張力又は圧縮力によってヒューズピン４０に作用する応力が所定値を超えると、図７に示すようにヒューズピン４０の胴部４１が破断する。すなわち、想定を超えるような大規模地震が発生した場合において、ブレース材７０が座屈することなく、ブレース連結金具１に対して過大な応力が作用すると、ヒューズピン４０が破断する。そのため、天井下地材９０と固定部１１との接合部や、天井下地材９０と固定部１１とを固定しているボルト９１及びナット９３に対して過大な応力が作用してしまうことを抑制することができ、それらの破損を防ぐことができる。その結果、天井下地材９０と固定部１１との接合強度を維持することができるので、天井下地材９０と固定部１１とが互いに離脱してしまうことを防止できる。
【００２９】
また連結部材３０は、回動部材２０の第１の貫通孔２１の挿入された挿入部３１の先端に抜止部材５０が設けられているため、ヒューズピン４０が破断した後においても、挿入部３１が第１の貫通孔２１から抜け出してしまうことがない。そのため、ブレース連結金具１は、ヒューズピン４０が破断した後においてもブレース材７０と天井下地材９０とを連結した状態を維持することができる。したがって、本実施形態のブレース連結金具１を用いれば、想定を超えるような大規模地震が発生した場合であっても、天井材などが床面に落下してしまうようなことを抑制することができる。
【００３０】
また図７では、天井下地材９０に固定されたブレース連結金具１を例示しているが、天井スラブＳに固定されたブレース連結金具１においても同様である。すなわち、想定を超えるような大規模地震発生時においてブレース材７０が座屈しなかった場合でも、ブレース連結金具１に大きな応力が作用することにより、ヒューズピン４０が破断するため、天井スラブＳと固定部１１との接合部や、天井スラブＳと固定部１１とを固定しているボルト８１及びナット８３に対して過大な応力が作用してしまうことを抑制することができ、それらの破損を防ぐことができる。そしてヒューズピン４０が破断した後においても抜止部材５０が連結部材３０と回動部材２０との連結状態を維持するため、ブレース材７０と天井スラブＳとの連結状態を維持することができる。
【００３１】
そして本実施形態のブレース連結金具１を用いると、ブレース材７０の選定に際し、従来のような設置場所ごとに最適な鋼材を選定するための精密な強度計算を行う必要がなくなるという利点がある。例えば、本実施形態のブレース連結金具１を用いれば、複数の設置場所のうち、最も大きな耐震強度が必要な場所に設置する鋼材を精密な強度計算によって選定した後、他の設置場所については精密な強度計算を行うことなく、それと同じ鋼材を選定するようにしても良い。この場合、他の設置場所に設置するブレース材７０の剛性が極端に高くなってしまうため、想定を超えるような大規模地震発生時でもブレース材７０が座屈しないことがあるため、ブレース連結金具１に大きな応力が作用する。このとき、ブレース連結金具１においてヒューズピン４０に作用する力が予め設定された所定値を超えるため、ヒューズピン４０が破断し、ブレース材７０の端部の拘束状態が開放される。その結果、所定値を超える応力がブレース連結金具１に対して継続的に作用することを抑制できるので、ブレース連結金具１は、ヒューズピン４０以外の部分を破損させることなく、ブレース材７０と、天井下地材９０又は天井スラブＳとを連結した状態を維持するので、天井材などの落下を抑制できるのである。このように本実施形態のブレース連結金具１を用いれば、例えば天井スラブから天井下地材までの距離がそれぞれ異なる設置場所に対しても同じ鋼材を使用したブレース材７０を配置することができるため、ブレース材７０の選定作業が従来よりも簡単になり、作業効率を向上させることができる。
【００３２】
図８は、上述した構成に対し、更にダンパー部材６０を設けたブレース連結金具１の構成例を示す一部断面図である。ダンパー部材６０は、例えばコイルバネなどによって構成され、第１の貫通孔２１に挿入された連結部材３０の挿入部３１の先端部分に装着される。すなわち、ダンパー部材６０は、抜止部材５０と回動部材２０との間において挿入部３１の外周面に装着される。このようなダンパー部材６０は、ヒューズピン４０が破断した後、連結部材３０に対して挿入部３１を第１の貫通孔２１から引き抜く方向の力が作用した場合の衝撃を吸収する機能を発揮する。それ故、ヒューズピン４０の破断後において、ブレース材７０の振動を緩和することができると共に、ブレース連結金具１の抜止部材５０や回動部材２０に対して大きな衝撃が加わることを抑制でき、ヒューズピン４０以外の部分の破損をより一層効果的に低減することができる。
【００３３】
尚、図８では、抜止部材５０と回動部材２０との間の挿入部３１の外周面にダンパー部材６０が装着される場合を例示したが、これに加えて挿入部３１の基端部側、すなわち連結部３２と回動部材２０との間の挿入部３１の外周面にもダンパー部材６０を装着しても良い。挿入部３１の基端部側にもダンパー部材６０を配置することにより、ヒューズピン４０の破断後、連結部材３０に対し、挿入部３１を第１の貫通孔２１に押し込む方向の力が作用した場合でもその衝撃を吸収することができるようになる。
【００３４】
以上、本発明に関する一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態において説明したものに限定されるものではなく、種々の変形例が適用可能である。
【００３５】
例えば上記実施形態では、ブレース連結金具１が、天井スラブＳに固定されたアンカー８０のボルト８１又は天井下地材９０から突出するボルト９１に対して取り付けられる場合を例示した。しかし、これに限られるものではなく、上述したブレース連結金具１は、例えば天井スラブＳから垂下する吊りボルトなどに対しても取り付けることが可能である。また上述したブレース連結金具１の取り付け可能な箇所は、必ずしも天井スラブＳと天井下地材９０には限られない。すなわち、上述したブレース連結金具１は、天井以外の例えば梁や柱、壁、床などの躯体に対しても取り付け可能であると共に、そのような躯体によって支持される窓枠などの被支持体にも取り付け可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ブレース連結金具
１０  固定部材
１１  固定部
１２，１３  支持部
２０  回動部材
２１  第１の貫通孔
２２  第２の貫通孔
３０  連結部材
３１  挿入部
３２  連結部
３３  第３の貫通孔
４０  ヒューズピン
５０  抜止部材
６０  ダンパー部材
【図１】
0006576168.tif 000002
【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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