(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレート部材上に載荷プレート部材が摺動部材を介して移動可能に設置され、
前記ベースプレート部材と前記載荷プレート部材とを連結する複数の弾性部材とを有してなる免震装置であって、
前記ベースプレート部材の幅方向中央には支柱部が設けられ、
前記摺動部材は、前記載荷プレート部材の幅方向両端部に配置されており、
前記弾性部材は、前記支柱部と前記摺動部材とを連結するものであり、
前記載荷プレート部材の幅方向と一致することなく、
かつ静置状態において前記支柱部が前記両端の摺動部材の中間に位置するように設けられてなり、前記支柱部上に摺動部材が設けられてなる
ことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記支柱部には、複数のバネ連結点があり、前記バネ連結点に、
それぞれ2本の弾性部材の一端連結部が連結されてなることを特徴とする請求項１に記載の免振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震対策のひとつとして免震装置が用いられており、建築物などの大型構造物だけでなく、陶芸品や美術品、小型・軽量の機器、熱帯魚の水槽などを対象とした免震装置も用いられている。
【０００３】
小型・軽量のものを対象とした免震装置では、転がり免震や滑り免震といった原理を応用した装置とされ、例えば上下２層以上の構造とし、この間にローラやボールなどを配した構造として、転がり摩擦を利用して地震動のエネルギーを吸収するようにしている。
【０００４】
例えば美術工芸品などの小型・軽量のものを対象とした免震装置が、特許文献１に開示されており、下部の基板と、この基板の上に位置する上部の台板を有し、球状回転体を下部に位置する基板と上部に位置する台板に当接させて回転可能に支持した中板を、基板と台板の間に摺動自在に非固定的に配設し、基板と台板が複数のコイルばねやゴム製ばねなどの弾性部材により基板の直上に台板が復帰するように付勢されて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような特許文献１の免震装置では、基板の直上に台板を復帰させるため複数本の弾性部材、例えば４本のコイルばねが台板の中心に対し９０度の等間隔で基板と台板との間に連結されている。これらのコイルばねは、台板の中心に対して放射方向に配置され、コイルばねの伸縮方向がコイルばねの取付方向である放射方向と一致するようになっている。
このため、地震動によって台板が移動すると、台板の中心はいずれかの放射方向に移動することになり、地震動の方向によってはコイルばねの固有振動数での共振が起こり、伸縮方向が一致したコイルばねによって振動が増幅されるという問題がある。
また、免震装置の可動域を確保しようとすると、コイルばねが押し縮められるスペースを確保する必要があり、その分だけ装置が大型化してしまうという問題が生じる。
さらに、免震装置自体を小型化しようとすると、台板が小さくなり、球状回転体の台板中心からの距離が小さくなって台板状に載荷物を安定して載置することができないという問題が生じる。
【０００７】
一方で、矩形の免震装置については以下のような問題がある。
矩形の免震装置の場合、縦横比が大きい載荷物が載せられることが多いが、例えば液晶テレビのような縦横比の大きな載荷物は幅方向に対する振動に弱い。そのため、コイルばねの伸縮方向と台板の幅方向とが一致して共振が生じると、比較的小さな地震動であっても載荷物が転倒してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、原点への復帰を図るための弾性部材の固有振動数での共振による振動の増幅を防止でき、可動域を十分確保して装置の小型化をはかり、安定して載荷物を載置できる免震装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、免震装置の地震動のエネルギーを減衰させる効果を担い、載荷物が載荷される載荷プレート部材を原点に復帰させるよう付勢する弾性部材について鋭意検討を重ねたところ、従来の弾性部材は、その伸縮方向と移動方向とが一致して設置されているため、弾性部材の固有振動数での共振が起こると、伸縮方向が一致する弾性部材によって振動を増幅させる現象が生じることを見出した。
加えて、矩形の免震装置においては、幅方向において弾性部材の共振が生じると、比較的小さな地震動であっても載荷物が転倒してしまうおそれがあることを見出した。
そこで、載荷プレート部材の移動方向、特に載荷プレート部材の幅方向と弾性部材の伸縮方向をずらすことが振動の増幅を防止することに有効であることが分かり、本発明を完成したものである。
また、載荷プレート部材の幅方向と弾性部材の伸縮方向をずらし、弾性部材が押し縮められるスペースをごく小さくすることが、可動域の確保に有効であり、免震装置を小型化することに有効であることが分かった。
かかる知見に基づく本発明の具体的な構成は以下の通りである。
【００１０】
すなわち、本発明の免震装置は、
べースプレート部材上に載荷プレート部材が摺動部材を介して移動可能に設置され、前記ベースプレート部材と前記載荷プレート部材とを連結する複数の弾性部材とを有してなる免震装置であって、
前記ベースプレート部材の幅方向中央には支柱部が設けられ、
前記摺動部材は、前記載荷プレート部材の幅方向両端部に配置されており、
前記弾性部材は、前記支柱部と前記摺動部材とを連結するものであり、前記載荷プレート部材の幅方向と一致することなく、かつ静置状態において前記支柱部が前記両端の摺動部材の中間に位置するように設けられてなる、ものである。
また、
前記支柱部上に摺動部材が設けられてなる、ものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の免震装置によれば、弾性部材の固有振動数での共振による振動の増幅を防止でき、可動域を十分確保して装置の小型化をはかり、安定して載荷物を載置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の免震装置の一実施形態に係る概略断面図である。
【図２】本発明の免震装置の一実施形態に係るベースプレート部材の一部を省略した概略底面図である。
【図３】本発明の免震装置の他の一実施形態に係るベースプレート部材の一部を省略した概略底面図である。
【図４】本発明の免震装置の他の一実施形態に係るベースプレート部材の一部を省略した概略底面図である。
【図５】本発明の免震装置の他の一実施形態に係るベースプレート部材の一部を省略した概略底面図である。
【図６】本発明の免震装置の他の一実施形態に係るベースプレート部材の一部を省略した概略底面図である。
【図７】本発明の免震装置の他の一実施形態に係るベースプレート部材の一部を省略した概略底面図である。
【図８】本発明の免震装置の他の一実施形態に係る弾性部材の配置と動作原理を説明する、ベースプレート部材の一部を省略した概略底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の免震装置１０は、建築物などの大型構造物ではなく、比較的小型・軽量の機器などの載荷物の免震に用いられる装置である。なお、免震装置１０を１つのユニットとして複数個のユニットを組み合わせて使用することで、ユニットの個数に応じた大きさや重量の載荷物の免震に用いることができるものである。また、本発明の免震装置は原理的には、載荷物の重量については何ら限定するものではない。
【００１４】
この免震装置１０は、図１に示すように、床面などや台などの上に置かれるベースプレート部材１１と、このベースプレート部材１１上に摺動部材１４を介して移動可能とされる載荷プレート部材１２と、ベースプレート部材１１と載荷プレート部材１２との間に連結される複数の弾性部材１３とを備えて構成される。
摺動部材１４は、転がり部材や滑り部材などが挙げられるが、転がり部材を例に説明する。
弾性部材１３は、図２に示すように、複数のコイルばねで構成され、ベースプレート部材１１の支柱部１１ｂの弾性部材１３の連結点（第１の連結点）となる第１のばね連結点１６（以下、ばね連結点１６とする）と、載荷プレート部材１２の両端部の弾性部材１３の連結点（第２の連結点）となる第２のばね連結点１７（以下、ばね連結点１７とする）との間に連結される。
すなわち、各弾性部材１３は、図２に示すように、載荷プレート部材の幅方向Ａと、各弾性部材１３の一端連結部１３ａが取り付けられる支柱部１１ｂのばね連結点１６と他端連結部１３ｂが取り付けられる両端部のばね連結点１７とを結ぶ伸縮方向Ｂとが一致しないように配置してある。また、各ばね連結点１６には、それぞれ２本の弾性部材１３の一端連結部１３ａが連結され、それぞれ２本の弾性部材１３がばね連結点１６を通る載荷プレート部材１２の幅方向Ａを挟む両側に均等に配置される。
【００１５】
免震装置１０のベースプレート部材１１は、床面などや台などの上に固定設置され、例えば板状の下部プレート１１ａと、その幅方向中央に上方に突き出した例えば棒状や点状の支柱部１１ｂとを備えて構成されている。支柱部１１ｂには、弾性部材１３の一端連結部１３ａが連結されるばね連結点１６が設けてある。
ベースプレート部材１１上には、載荷プレート部材１２が配置されている。載荷プレート部材１２は、板状の載荷プレート１２ａと、載荷プレート１２ａの幅方向両端に配置された両端部１２ｂとを備えて構成されている。載荷プレート１２ａは、下部プレート１１ａより小型に形成されている。載荷プレート１２ａ上には、機器などの載荷物が載置される。
載荷プレート部材１２の両端部１２ｂの内側には、弾性部材１３の他端連結部１３ｂが連結されるばね連結点１７が設けてある。
ばね連結点１６と、両端部側のばね連結点１７との間に弾性部材１３として引張りコイルばねが一端連結部１３ａおよび他端連結部１３ｂを介して連結される。
【００１６】
免震装置１０では、摺動部材１４を、弾性部材１３の第２の連結点であるばね連結点１７の近傍あるいはばね連結点１７よりも外側に配置してある。
すなわち、免震装置１０では、載荷プレート部材１２のばね連結点１７の近傍である両端部１２ｂの下面に、摺動部材１４として球状回転体１４ａが複数個、図示例では、両端部にそれぞれ５個の球状回転体１４ａが支持枠１４ｂを介して取り付けてある。摺動部材１４は、載荷プレート１２ａに載置された載荷物を安定した状態で支持し、下部プレート１１ａ上を転がり移動する。摺動部材１４は安定した状態で移動し、荷重を支持できるように摺動部材１４の個数が設定される。
これにより、載荷プレート部材１２は、下部プレート１１ａ上で支柱部１１ｂに載荷プレート１２ａの両端部１２ｂが当たるまでの範囲を、球状回転体１４ａを介して任意の方向に転がり摩擦状態で移動可能になっており、いわゆる転がり免震が行われるように構成してある。
また、載荷プレート部材１２の両端部１２ｂに摺動部材１４を設けてあるので、載荷プレート１２ａ上の載荷物の位置にかかわらず、載荷プレート１２ａは、常に安定した状態で荷重を支持し、転がり移動することができる。
【００１７】
この実施の形態では、ベースプレート部材１１の下部プレート１１ａ自体を摩擦の低い部材で構成し、球状回転体１４ａが一層スムーズに転動できるようにしてある。この場合の摩擦の低い部材は、球状回転体１４ａが滑らずに転動できるように表面粗さが選定される。
なお、ベースプレート部材１１の下部プレート１１ａ上に摩擦を低減するため板状の摩擦低減部材を別に取り付けて、球状回転体１４ａがスムーズに転動できるようにすることもできる。
また、摺動部材１４は上記例示した球状回転体に代えて滑り部材を両端部１２ｂの下面に設けていわゆる滑り免震が行われるようにしても良い。この場合には、両端部１２ｂ自体を低摩擦材料としても良い。
【００１８】
また、図１で示すように、ベースプレート部材１１の支柱部１１ｂ上に摺動部材１４を設置しても良い。支柱部１１ｂ上に摺動部材１４を設けると、載荷物が大型であったり重量が大きかったりしても載荷プレート部材１２の動きがスムーズであるため好ましい。
なお、摺動部材１４に変えて、摩擦低減部材を取り付けてもよい。
【００１９】
このような免震装置１０では、摺動部材１４を介してベースプレート部材１１上を移動可能とされた載荷プレート部材１２との間には、弾性部材１３として、引張りコイルばねが連結されている。これにより、引張りコイルばねで構成した複数本の弾性部材１３で載荷プレート部材１２をベースプレート部材１１の中央に保持（原点復帰）するとともに、地震による加震時のエネルギーを吸収し、応答加速度を低下させる。
【００２０】
また、この免震装置１０では、ばね連結点１６に弾性部材１３の一端連結部１３ａが、ばね連結点１７に弾性部材１３の他端連結部１３ｂが連結されている。これにより、弾性部材１３の伸縮方向は一端連結部１３ａと、他端連結部１３ｂとを結ぶ伸縮方向Ｂであって、載荷プレート部材の幅方向Ａとはずらしてある。
したがって、各弾性部材１３の伸縮方向Ｂが載荷プレート部材の幅方向Ａと重なることがなく、地震動が弾性部材１３のばねの固有振動数と共振した場合も、互いの弾性部材１３による振動の増幅を防ぐことができる。
【００２１】
また、弾性部材１３の伸縮方向が一端連結部１３ａと、他端連結部１３ｂとを結ぶ方向Ｂであって、載荷プレート部材１２の幅方向Ａとはずれていることで、十分な可動域（載荷プレート部材１２の移動範囲）を確保することができる。
例えば図８に示すように、地震動の方向Ｃが載荷プレート部材１２の幅方向Ａと一致したとしても弾性部材１３が第１のばね連結点１６および第２のばね連結点１７の間に入り込むため、載荷プレート部材１２の可動域を制限することが防止される。これにより、従来の免震装置のように可動範囲が制限されるものとは異なり、同一の可動範囲を確保する場合には、免震装置１０を小型化することができる。
【００２２】
なお、このような弾性部材１３の伸縮方向Ｂと、載荷プレート部材１２の幅方向Ａと、をずらすことにより、地震動が弾性部材１３のばねの固有振動数と共振した場合も、互いの弾性部材１３による振動の増幅を防ぐことができるという効果は、伸縮方向Ｂと幅方向Ａとのずれ量が大きい方が望ましい。
また、載荷プレート部材１２の移動方向が一部の弾性部材１３の伸縮方向Ｂに移動する場合があっても、他の弾性部材１３の伸縮方向Ｂとは重ならないため、ばねの固有振動と共振した場合に、互いの振動数が打ち消されて振動を増幅するのを抑えることができる。
さらに、載荷プレート部材１２の移動方向が載荷プレート部材１２の幅方向Ａであったとしても、弾性部材１３の伸縮方向Ｂとは一致しないため、振動の増幅を抑制することができる。
【００２３】
また、免震装置１０では、載荷プレート部材１２の両端部１２ｂに転がり部材１４を設けてあるので、載荷プレート１２ａ上の載荷物の位置にかかわらず、載荷プレート１２ａは、常に安定した状態で荷重を支持し、ベースプレート部材１１の下部プレート１１ａ上を転がり移動することができる。
【００２４】
なお、上記の実施の形態に限らず、全ての弾性部材１３の伸縮方向Ｂと載荷プレート部材１２の幅方向Ａとが一致していないものであれば良く、地震動などが加わらない状態で、弾性部材１３によってベースプレート部材１１に対し載荷プレート部材１２が原点（ベースプレート部材１１の中央）に静止するように構成されていれば良い。
【００２５】
例えば、図３、図４、図５に示すように、弾性部材１３による弾性力が作用しない状態（静止状態）で、弾性部材１３の伸縮方向Ｂを載荷プレート部材１２の幅方向Ａとずらしてあれば、弾性部材１３の個数、配置形、ピッチなどは問わない。
また、弾性定数の異なる弾性部材１３を組み合わせて構成することもできる。例えば、図６に示すように、弾性定数と弾性部材の長さや配置するピッチなどを考慮し、載荷プレート部材１２の両端部１２ｂがベースプレート部材１１の支柱部１１ｂを軸に対称に位置していればよい。
このような免震装置１０によっても、既に説明した免震装置１０と同様に、地震動のエネルギーの減衰、共振の抑制に加え、載荷プレート部材１２の可動域の十分な確保，載荷プレート部材１２の安定した移動の確保などの効果を奏するものとなる。また、同一の可動域を確保する場合には、免震装置１０の小型化を図ることもできる。
【００２６】
また、ベースプレート部材１１の支柱部１１ｂは、図２、図３、図４、図５、図６に示すような棒状であっても、図７に示すような点状であってもよい。
【００２７】
このような免震装置１０は、弾性部材１３の配置による免震効果をより有効にするためには、載荷プレート部材１２に加わる荷重に対して適切なばね定数ｋの弾性部材１３を選ぶ必要がある。
例えば、載荷プレート部材１２の載荷重量を１０ｋｇ未満とする場合には、ばね定数ｋを０．００１５以上０．００４０Ｎ／ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、載荷プレート部材１２への載荷重量を１０ｋｇ以上５０ｋｇ以下とする場合には、弾性部材１３のばね定数ｋを０．００２０以上０．００６０Ｎ／ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２８】
また、弾性部材１３で連結された載荷プレート部材１２（載荷プレート部材１２の載荷プレート１２ａ）は、ベースプレート部材１１上で、両端部１２ｂがベースプレート部材１１の中央の支柱部１１ｂに接触するまでの範囲を移動することになるが、その移動距離（可動域）は、載荷荷重が１０ｋｇ未満の場合には、ベースプレート部材１１上で１６ｃｍ（上下に移動するので、上下それぞれに８ｃｍ）以上移動可能に構成するのが望ましい。また、載荷重量が１０ｋｇ以上５０ｋｇ以下の場合には、弾性部材１３で連結された載荷プレート部材１２がベースプレート部材１１上で２０ｃｍ（上下に移動するので、上下それぞれに１０ｃｍ）以上移動可能に構成するのが望ましい。
このような載荷プレート部材１２の移動距離を確保する場合には、移動に伴って押し縮められる弾性部材１３のスペースを確保する必要があるが、図８に示すように免震装置１０では、弾性部材１３の伸縮方向Ｂと、載荷プレート部材１２の幅方向Ａとがずらしてあるので、弾性部材１３の伸縮スペースの確保が簡単にでき、免震装置１０の小型化をはかることができる。
【００２９】
さらに、免震装置１０では、ベースプレート部材１１の下部プレート１１ａ上を摺動部材１４が任意の方向に転がることで免震するので、免震効果を確実にするため、ベースプレート部材１１自体を摩擦の低い部材で構成する、あるいは転がり摩擦を低減してスムーズに転動できるように下部プレート１１ａ上に摩擦低減部材を取り付けることが好ましい。
この摩擦低減部材としては、例えば、アクリル系樹脂材料やＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）などのフッ素系樹脂材料が、摩擦係数が低く最も好ましいが、ポリエチレンやその他の低摩擦係数材料を用いることもできる。また、摩擦低減部材は、フラットな平面形状であっても凹凸を設けて下部プレート１１ａの全面積に対し、下部プレート１１ａ等との接触面積を減らすようにしてもよい。
さらに、摩擦低減部材は、シート状のものを下部プレート１１ａ上に取り付ける場合に限らず、上記の材料を下部プレート１１ａ上に塗布することで摩擦低減部材とすることもできる。
この場合、下部プレート１１ａ上に摩擦低減部材を設けて摺動部材１４を任意の方向に転動させる場合には、摩擦低減部材との間の摩擦が小さすぎると、摺動部材１４が転動せずに滑ることになり、転がりの効果が得られなくなる。
そこで、転がり部材１４を採用する転がり免震の場合には、適切な摩擦の範囲があり、例えば表面粗さ（Ｒａ）が０．０１〜０．１μｍとすることが好ましい。
さらに、摩擦低減部材を含むベースプレート部材１１は、荷重が加わった場合でも摺動部材１４などがスムーズに転動できる硬さが必要である。摩擦低減部材を含むベースプレート部材１１の表面の硬さは、摺動部材１４の球体の大きさによっても異なるが、例えば、アスカーＡ硬度を５０以上とすることが好ましい。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、載荷プレート部材１２の両端部１２ｂに取り付けた摺動部材１４を構成する球状回転体１４ａの転がりにより免震するようにしているが、摺動部材１４を転がり部材に代えて低摩擦面を備えた滑り部材で構成し、下部プレート１１ａ上、あるいは下部プレート１１ａの摩擦低減部材上を滑らせて滑り面同士を摺動させる構成とし、滑りにより免震する構成とすることもできる。そして、弾性部材１３の連結は、弾性部材１３の伸縮方向Ｂと、載荷プレート部材１２の幅方向Ａとをずらしてばね連結点１６と両端部側のばね連結点１７との間に弾性部材１３を連結する構成とすれば良い。
このような滑り部材による滑り面同士を摺動させて面接触する場合であっても、ばねの固有振動と共振した場合に、互いの振動数が打ち消されて振動を増幅するのを抑えることができる。また、載荷プレート部材１２の両端部１２ｂに滑り部材を設けて荷重を支持することで、載荷プレート部材１２が常に安定した状態で荷重を支持することができる。さらに、このような免震装置１０によっても既に説明したように、地震動のエネルギーの減衰に加え、載荷プレート部材１２の可動域の十分な確保などの効果を奏するものとなる。
また、同一の可動域を確保する場合に、免震装置１０の小型化を図ることもできる。
【００３１】
本発明の免震装置は、ベースプレート部材１１と、載荷プレート部材１２と、これらの間に配置される弾性部材１３とで構成される免震装置１０を１つのユニットとし、複数個のユニットを備えた免震装置として構成することができる。この免震装置では、複数個のユニットの載荷プレート部材１２上に、１つの載荷物を載置して使用する。
例えば、載荷物が大型の矩形状である場合には、４つのユニット（免震装置１０）を載荷物の四隅に配置することで、安定して載荷物を支えることができるとともに十分な免震効果が得られる。
なお、免震装置として用いるユニットの個数は、４つのユニットで構成する場合に限らず、２つ以上で構成すれば良く、載荷物の平面への投影面積や重量に応じて定めれば良い。
【００３２】
本発明の免震装置１０によれば、一部の弾性部材１３の伸縮方向Ｂと載荷プレート部材１２の地震時に移動する直線方向Ａとが一致したとしても、弾性部材１３の固有振動での共振が生じても弾性部材１３によって振動が増幅されることを防止でき、載荷プレート部材１２を原点に復帰させることができるとともに、地震によるエネルギーを減衰させることもできる。
加えて、載荷プレート部材１２の幅方向Ａに弾性部材１３を配置していないので、載荷プレート部材１２の移動方向が載荷プレート部材１２の幅方向Ａであったとしても、弾性部材１３の伸縮方向Ｂとは一致しないため、振動を増幅するのを抑えることができる。そのため、幅方向に対する振動に弱い矩形の免震装置においても、載荷物の落下の危険性を低減することができる。
さらに、摺動部材１４を、第２の連結点（ばね連結点）１７の近傍あるいは、第２の連結点（ばね連結点）１７よりも外側に配置したので、常に安定した状態で載荷物の荷重を支持することができ、安定した状態で転がり移動や滑り移動させることができる。
【００３３】
本発明の免震装置１０によれば、免震装置１０を１つのユニットとして備え、複数個のユニットの載荷プレート部材１２上に、１つの載荷物を載置可能に構成したので、載荷物が大きい場合でも安定して支持できることができる。また、ユニットの個数を変えることで、載荷物の大きさや重量に対する自由度を増大することができる。
【００３４】
なお、上記の実施の形態では、弾性部材１３として引っ張りコイルばねを例に説明したが、これに限らずゴムや合成樹脂発泡体などの弾性を有する部材を用いることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１０        免震装置
１１        ベースプレート部材
１１ａ      下部プレート
１１ｂ      支柱部
１２        載荷プレート部材
１２ａ      載荷プレート
１２ｂ      両端部
１３        弾性部材（引張りコイルばね）
１３ａ      一端連結部
１３ｂ      他端連結部
１４        摺動部材
１４ａ      球状回転体
１４ｂ      支持枠
１６        第１のばね連結点（第１の連結点）
１７        第２のばね連結点（第２の連結点）
Ａ          載荷プレート部材の幅方向
Ｂ          伸縮方向（弾性部材の取付方向）
Ｃ          地震動の方向 
【図１】
0006796945.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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