(57)【要約】【課題】複数層（階）にわたって連続した鋼管を用いた柱による施工を実現し、施工しやすく、また、鋼管内部を貫通する梁主筋の引張力に抵抗する力を確実に発揮し得る、柱と梁との仕口構造を提供する。【解決手段】ＣＦＴ造の柱１の構成部材である鋼管11を、少なくとも複数階にわたり分断されることなく上下方向に連続して形成するとともに、各階の柱・梁の仕口部となる鋼管11の両側面には、鉄筋コンクリート造の梁２の梁主筋を形成する鉄筋21a を遊挿可能な開口部13を各側面に複数個づつ、対向させて穿設し、鉄筋21a を開口部13及び鋼管11の内部を貫通した状態で所定位置に定着する。鉄筋21a に取り付けられた定着プレート30によって、対向する各開口部13を塞ぐとともに、定着プレート30の内側面を、鋼管11の内部に充填したコンクリート12と密着状態に配設する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＦＴ造の柱と、鉄筋コンクリート造の梁とを接合してなり、
柱の構成部材である鋼管を、少なくとも複数階にわたり分断されることなく上下方向に連続して形成するとともに、各階の柱・梁の仕口部となる鋼管の両側面には、梁主筋を形成する鉄筋を遊挿可能な開口部を各側面に複数個づつ、対向させて穿設し、前記鉄筋を前記開口部及び前記鋼管の内部を貫通した状態で所定位置に定着した、
ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造。
【請求項２】
前記鉄筋が挿通する状態で該鉄筋に取り付けられた定着プレートによって、対向する前記各開口部を塞ぐとともに、前記定着プレートの内側面を、前記鋼管の内部に充填したコンクリートと密着状態に配設した、
請求項１に記載の、ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造。
【請求項３】
前記定着プレートは、該定着プレートの外側面に位置して前記鉄筋に螺合するナットによって所定位置に保持されるように取り付けられている、
請求項２に記載の、ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造。
【請求項４】
前記開口部には、隣接する複数本の鉄筋が挿通して配設されるようにした、
請求項１〜３のいずれかに記載の、ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造。
【請求項５】
前記鋼管の内部を貫通する鉄筋は、少なくともその一方側の端部が、柱・梁の仕口部付近において、梁のスパン中間部を形成する梁主筋と機械式継手によって接合されている、  請求項１〜４のいずれかに記載の、ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造。
【請求項６】
前記鋼管の内部を貫通する鉄筋は、前記鋼管の平面形におけるその中心部を避けた位置を通るように配設されている、
請求項１〜５のいずれかに記載の、ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高層の集合住宅、オフィスビル等の建物を構築するのに好適な、ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管の内部にコンクリートを充填した構造は、ＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｆｉｌｌｅｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｔｕｂｅ、コンクリート充填鋼管）構造と呼ばれる。従来、ＣＦＴ構造の鋼管により柱を構成し、この柱にＨ形鋼等の鉄骨造（Ｓ造）又は鉄骨コンクリート造（ＳＣ造）の梁を接合したラーメン構造は知られている。柱がＣＦＴ造の場合、梁との接合方法が構造上の制約を受けるため、梁はＳ造又はＳＣ造として、鉄骨を用いた梁をＣＦＴ造の柱と接合する方法が一般的である。
このような鉄骨を含む梁とＣＦＴ柱との接合する場合、ＣＦＴの鋼管内にダイヤフラムを装着したり（内ダイヤフラム）、鋼管の外側にダイヤフラムを取り付けたり（外ダイヤフラム）しなければならない。また、梁に鉄骨を用いるため、鉄骨量、鉄骨加工量が増大し、コストが高くなるという問題があった。
【０００３】
しかして、ＣＦＴ造の柱に、鉄骨造（Ｓ造）又は鉄骨コンクリート造（ＳＣ造）の梁ではなく、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の梁を組み合わせた構造として、特許文献１に記載のものが知られている。該特許文献１には、「コンクリートが鋼管内部に充填された一対の充填鋼管コンクリート柱体が鉄筋コンクリート構造の梁を挟んで上下に配置されていると共に、これら充填鋼管コンクリート柱体間には前記鉄筋コンクリート梁を貫通して接続筋が配設され、かつ、前記充填鋼管コンクリート柱体の鋼管端部は前記鉄筋コンクリート梁から離間されて配置され、前記接続筋は前記鋼管中に少なくとも鋼管の外径の略２倍の長さだけ埋設されていることを特徴とする柱と梁との接合部構造。」が記載されている。
また、特許文献２には、「柱鋼管内にコンクリートを充填してなる充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄筋コンクリート造の梁とにより構成される複合構造建物における柱と梁との仕口構造であって、仕口部に前記柱鋼管と同径の仕口鋼管を同軸的に配するとともに、それら柱鋼管と仕口鋼管との間にスリットを確保して該スリットに梁主筋を通し、かつ、前記仕口鋼管およびその上下に連なる柱鋼管内に柱主筋を挿通せしめてなることを特徴とする複合構造建物における仕口構造。」が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平６−２１４６７号公報
【特許文献２】特開２０００−２７３９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のものは、充填鋼管コンクリート柱体が鉄筋コンクリート構造の梁を挟んで上下に配置されるもので、各層（階）毎に分断された鋼管の使用を前提としている。また、上記特許文献２に記載のものは、柱鋼管と仕口鋼管とを構成要素としており、同文献には、柱鋼管と同径の仕口鋼管を同軸的に配する方法など具体的な施工方法は開示されていない。また、柱鋼管と仕口鋼管との間のスリットの態様など具体的に開示されていない。さらに、上記特許文献１には、同径の柱鋼管と仕口鋼管との間に設けたスリットを通る梁主筋が開示されているが、この構成による場合、地震時に生じる、このスリットを通る梁主筋の引張力に抵抗する力が、十分でなくなるおそれがある（特に柱の太さが比較的細く設定される場合）。
【０００６】
本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、複数層（階）にわたって連続した鋼管を用いた柱による施工を実現し、施工しやすく、また、鋼管内部を貫通する梁主筋の引張力に抵抗する力を確実に発揮し得る、ラーメン構造体における柱と梁との仕口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】
【０００７】
（１）ＣＦＴ造の柱と、鉄筋コンクリート造の梁とを接合してなり、
柱の構成部材である鋼管を、少なくとも複数階にわたり分断されることなく上下方向に連続して形成するとともに、各階の柱・梁の仕口部となる鋼管の両側面には、梁主筋を形成する鉄筋を遊挿可能な開口部を各側面に複数個づつ、対向させて穿設し、前記鉄筋を前記開口部及び前記鋼管の内部を貫通した状態で所定位置に定着した、
ラーメン構造体における柱と梁との仕口構造である。
（２）上記仕口構造において、前記鉄筋が挿通する状態で該鉄筋に取り付けられた定着プレートによって、対向する前記各開口部を塞ぐとともに、前記定着プレートの内側面を、前記鋼管の内部に充填したコンクリートと密着状態に配設したものである。
（３）上記仕口構造において、前記定着プレートは、該定着プレートの外側面に位置して前記鉄筋に螺合するナットによって所定位置に保持されるように取り付けられているものである。
（４）上記仕口構造において、前記開口部には、隣接する複数本の鉄筋が挿通して配設されるようにしたものである。
（５）上記仕口構造において、前記鋼管の内部を貫通する鉄筋は、少なくともその一方側の端部が、柱・梁の仕口部付近において、梁のスパン中間部を形成する梁主筋と機械式継手によって接合されているものである。
（６）上記仕口構造において、前記鋼管の内部を貫通する鉄筋は、前記鋼管の平面形におけるその中心部を避けた位置を通るように配設されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
〔請求項１に係る発明〕
柱の構成部材である鋼管を、少なくとも複数階にわたり分断されることなく上下方向に連続して形成したため、複数層（階）にわたって連続した鋼管を用いて、複数層を一節として鋼管の建て方を行う効率的な施工が実現され、施工しやすい。ＣＦＴ造の柱のコンクリートの打設方法として知られている、鋼管の上部からトレミー管を挿入してコンクリートを打設する方法、鋼管の下部からコンクリートを圧入して打設する方法、何れの方法を適用することもできる。また、各階の柱・梁の仕口部となる鋼管の両側面には、梁主筋を形成する鉄筋を遊挿可能な開口部を各側面に複数個づつ、対向させて穿設し、前記鉄筋を前記開口部及び前記鋼管の内部を貫通した状態で所定位置に定着したので、梁主筋の一部を形成する鉄筋を、鋼管の開口部を容易に挿通させることができるため、施工がしやすく、かつ鉄筋の定着位置の調整も容易に行うことができる。
【０００９】
〔請求項２に係る発明〕
鉄筋が挿通する状態で該鉄筋に取り付けられた定着プレートによって、対向する各開口部を塞ぐとともに、定着プレートの内側面を、鋼管の内部に充填したコンクリートと密着状態に配設したので、定着プレートによって簡単に開口部を閉鎖し得るとともに、鋼管内部を貫通する梁主筋の引張力に抵抗する力を定着プレートによって確実に発揮し得、耐力に優れた仕口構造が得られる。この定着プレートは、コンクリートの漏れ止めの機能も有している。
【００１０】
〔請求項３に係る発明〕
定着プレートは、該定着プレートの外側面に位置して鉄筋に螺合するナットによって所定位置に保持されるため、定着プレートを簡単かつ確実に所定位置に配設することができる。
【００１１】
〔請求項４に係る発明〕
開口部には、隣接する複数本の鉄筋が挿通して配設されるようにしたので、梁主筋の一部を形成する鉄筋を、鋼管の開口部を極めて容易に挿通させることができるため、施工がとてもしやすく、鋼管の製造も簡便となる。
【００１２】
〔請求項５に係る発明〕
鋼管の内部を貫通する鉄筋は、少なくともその一方端部が、柱・梁の接合部付近において、梁のスパン中間部を形成する梁主筋と機械式継手によって接合されているため、梁端部における施工を簡便、確実なものとすることができる。
【００１３】
〔請求項６に係る発明〕
鋼管の内部を貫通する鉄筋は、鋼管の平面形におけるその中心部を避けた位置を通るように配設されているため、鋼管内に打設するコンクリートを注入するスペースを確保することができ、施工しやすい。コンクリート打設用のトレミー管の挿入による良好な品質のコンクリートの打設が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各図において同じ要素には同じ符号を用い、適宜その説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例に係る柱と梁との仕口構造を用いて構成されたラーメン構造体の骨組の概略を示す正面図、図２は柱・梁の仕口部の正面図、図３は柱・梁の仕口部の縦断面図、図４は同横断面図である。図４において鋼管１１内に充填されるコンクリートは図示省略している。図５，６は柱１の鋼管１１を例示する斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、柱１は、ＣＦＴ（コンクリート充填鋼管）造であり、鉛直方向に延びる直線状の鋼管１１の内部にコンクリート１２を充填してなる。このＣＦＴ造の柱１と、水平方向に延びる直線状の鉄筋コンクリート造の梁２とを剛に接合してラーメン構造体が構成されている。
図１、さらに図５，６に例示するように、柱１の構成部材である鋼管１１は、少なくとも複数階にわたり分断されることなく上下方向に連続して形成されており、一本の筒状体として製作されるものである。柱１（鋼管１１）の平面形状は、矩形のほか、円形などとしてもよい。鋼管１１の内部には、必要に応じて鉛直方向に曲げ補強鉄筋を配設してもよい。なお、図１に示したものは、梁２をプレキャストコンクリート造で構成した例を示している。
【００１７】
各階の柱・梁の仕口部となる鋼管１１の両側面には、梁主筋２１の一部を形成する鉄筋２１ａを遊挿可能な開口部１３が、各側面に複数個づつ、対向するように穿設されている（図２，３，４等参照）。「梁主筋２１の一部を形成する」とは、部材からみても梁２１の一部をなしている場合もあるが、梁主筋２１と接続されるなどして機能的に見てそのように認められるものであってもよい意味である。
図１〜５に示す例では、開口部１３は、梁２との仕口部において、上下二段に設けられている。上下２段の各開口部１３に、梁主筋２１の一部を形成する鉄筋２１ａが遊挿される。各開口部１３は、開口部１３及び鋼管１１の内部を挿通させる鉄筋２１ａと開口部１３との間に間隙が形成されて十分な遊び得られるよう、挿通される鉄筋２１ａの直径よりも十分に大きく形成されている。図示の例では、各開口部１３は、横長のほぼ矩形状に形成され、１本の梁２において横方向に配置される、隣接する複数の鉄筋２１ａが挿通される形状となっている。このため、施工の際、鉄筋２１ａの挿入が容易となり、特に好ましい。一の開口部１３に挿通される鉄筋２１ａの数は限定されない。開口部１３の形状や大きさは必要に応じて設定し得る。また、開口部１３の数は、鋼管１１の各側面に３個以上設けてもよい。
開口部１３を、縦長のほぼ矩形状に形成して左右２列に配し、１本の梁２において縦方向に配置される、隣接する複数の鉄筋２１ａ挿通される形状とするようにしてもよい（図６参照）。このほか、一の開口部１３に、左右及び上下の各方向に複数の鉄筋２１ａが挿通されるようにしてもよい。
【００１８】
また、鋼管１１の内部を貫通する鉄筋２１ａは、図示のとおり、鋼管１１の平面形におけるその中心部を避けた位置を通るように配設されているものとするのが好ましい。これにより、鋼管内に打設するコンクリートを注入するスペースを確保することができ、施工しやすい。鋼管１１の平面形におけるその入隅部にトレミー管を挿入可能なスペースが形成されるよう、鋼管１１の平面形におけるその入隅部を避けた位置を通るように鉄筋２１ａを配設してもよい。なお、鋼管１１の表面、例えば各開口部１３の間、鋼管１１の角部その他の適宜部位に、せん断力伝達用のコッタープレートなどを溶接等の手段で設けてもよい。
【００１９】
開口部１３は、定着プレート３０によって塞がれている。定着プレート３０には、鉄筋２１ａが挿通可能な透孔３１が形成されている。透孔３１を鉄筋２１ａが挿通する状態で該鉄筋２１ａに取り付けられた定着プレート３０によって、対向する各開口部１３が塞がれている。例えば、定着プレート３０は、開口部１３とほぼ相似形に形成され、図７（ａ）に示すように、開口部１３に納まる大きさか、あるいは図７（ｂ）に示すように、開口部１３よりも大きく形成され開口部１３の縁部に載る態様で、開口部１３を塞ぐように配設される。定着プレート３０を、開口部１３よりも小さい大きさに形成し、開口部１３に納まるよう配設することで、定着プレート３０の外縁と開口部１３との間にクリアランスが形成され、このクリアランスの範囲で鉄筋２１ａの位置調整が可能であり、また定着プレート１３の、鋼管１１の表面からの突出を避け、ナット３０のみの突出とすることができる（これにより耐火被覆の厚みを抑えることができる）。定着プレート３０を、開口部１３よりも大きく形成し開口部１３の縁部に載る態様とすることで、鉄筋２１ａの調整代を十分に確保することができる。
図７（ａ）（ｂ）は、一の開口部１３を一の定着プレート３０で塞ぎ、一の定着プレート３０に、複数の鉄筋２１ａが挿通される態様を示しているが、一の開口部１３を複数の定着プレート３０で塞ぐ等するようにしてもよい（図７（ｃ）（ｄ）参照）。図７（ｃ）は、一の定着プレート３０に一の透孔３１を形成して一の定着プレート３０に一本の鉄筋２１ａが挿通される態様を示し、図７（ｄ）は、一の定着プレート３０に複数の透孔３１を形成して一の定着プレート３０に複数の鉄筋２１ａが挿通される態様を示している。
鋼管１１の内部にはコンクリート１２が充填されるので、定着プレート３０の内側面は充填したコンクリート１２と密着状態に配設されることになる。
【００２０】
また、図２〜４に明らかなとおり、定着プレート３０は、該定着プレート３０の外側面に位置して鉄筋２１ａに螺合するナット３２によって所定位置に保持されるように取り付けられている。このようにして、梁主筋２１の一部を形成する鉄筋２１ａは、柱１の鋼管１１の開口部１３及び鋼管１１の内部を挿通した状態で確実に固定されるものとなっている。定着プレート３０は、必要に応じて鋼管１１と溶接してもよい。
【００２１】
鋼管１１の内部を貫通する鉄筋２１ａは、少なくともその一方側の端部が、柱・梁の仕口部付近において、梁２のスパン中間部を形成する梁主筋２１と機械式継手２５によって接合されているものが好ましい。図示の例では、鋼管１１の内部を貫通する鉄筋２１ａは、その両端部が、柱・梁の仕口部付近において、梁２のスパン中間部を形成する梁主筋２１と機械式継手２５によって接合されている例を示している。
【００２２】
上記した柱と梁との仕口構造における力学的メカニズムについて、図８を参照して説明する。図８における符号の説明は、次のとおりである。なお、ナット３２は図示省略している。
Mb1 、Mb2 ：左右の梁の曲げモーメント
Mc1 、Mc2 ：下階および上階の柱の曲げモーメント
Qc1 、Qc2 ：下階および上階の柱のせん断力
T1、T2：梁主筋により柱梁接合部に作用する引張力
C1、C2：梁コンクリート部により柱梁接合部に作用する圧縮力
F1、F2：柱梁接合部内の梁主筋まわりの付着抵抗力
B1、B2：定着プレートにより支圧抵抗力
【００２３】
梁の曲げモーメントMb1 、Mb2 は、梁端において梁主筋の引張力T1、T2および圧縮側コンクリートの圧縮力C1、C2として柱梁接合部に作用する。
梁主筋の引張力T1、T2は、柱梁接合部内で付着抵抗力F1、F2および定着プレートによる支圧抵抗力B1、B2として伝達される。
小地震時には、付着抵抗力F1、F2が主な抵抗メカニズムであるが、大地震時には支圧抵抗力B1、B2として抵抗することになる。（仮に、定着プレートが無く、柱梁接合部内の主筋の付着抵抗力はなくなった場合には、反対側の梁の圧縮コンクリート部で反力をとることになる。）
本構造では、鋼管コンクリート（ＣＦＴ）造を採用しているため、鋼管の拘束効果によって、付着抵抗力F1、F2がＲＣ造柱の場合より大きいという利点がある。
さらに、支圧抵抗力B1、B2は、図示のように45度程度の広がりをもって作用しており、最終的に鋼管の拘束力として抵抗することになる。本構造では、拘束力が非常に大きなＣＦＴ造を用いているので、より大きな支圧抵抗力B1、B2を発揮させることが可能となる。  したがって、柱ＣＦＴ造・梁ＲＣ造を可能とした本構造は、梁主筋貫通型の（柱・梁ともに）RC造の建物と比較して、耐震安全性が高いという利点を有しており、加えて、定着プレートによって鋼管の開口部を閉鎖し得るとともに、定着プレートによる支圧抵抗力B1、B2によって、鋼管内部を貫通する梁主筋の引張力に抵抗する力を確実に発揮し得、耐力に優れた仕口構造が得られる。
【００２４】
次に、本発明に係る柱と梁との仕口構造の施工方法は特に限定されるものではないが、その具体例について図９〜１１を参照して説明する。図９は施工方法を例示する斜視図、図１０は施工方法を説明するもので、柱・梁仕口部の横断面図である。
(1) 先ず、柱１の鋼管１１を立設する（必要に応じて曲げ補強鉄筋を鋼管１１内に配設してもよい）。そして、プレキャストコンクリート造の梁２を柱１，１間の所定位置に配設する。
(2) 次いで、図１０（ａ）に示すように、鉄筋２１ａを開口部１３から挿入し、鋼管１１の内部を挿通させ、反対側の開口部１３へと挿通させる。
(3) 図１０（ｂ）に示すように、挿通された鉄筋２１ａの両端部から、夫々、定着プレート３０、ナット３２、機械式継手２５を取り付ける。
(4) 図１０（ｃ）に示すように、一の定着プレートに複数の鉄筋２１ａを通す場合は、既に取り付けた定着プレート３０に、他の鉄筋２１ａを通して、鋼管１１の内部を挿通させ、反対側の開口部１３へと挿通させる。そして、ナット３２、機械式継手２５を取り付け、所定位置に設置する。鉄筋２１ａと梁２の梁主筋２１とを機械式継手２５によって接続する。
(5) 他の鉄筋も同様の手順で鉄筋２１ａと梁２の梁主筋２１とを機械式継手２５によって接続する。柱１で梁２が十字に交叉する場合も、同様の手順で行う。
(6) その後、梁端部及び床スラブの型枠を設置し、床配筋を行い、図９に示すようにホッパー４０から柱１の鋼管１１内へコンクリートを注入、打設する。さらに、梁端部及び床スラブのコンクリート打設を行う（図２に床スラブ面５０，５１を破線で表示）。なお、鋼管１１の耐火被覆等は、適宜、通常のＣＦＴ造の柱と同様に行うことができる。
【００２５】
上記の方法のほかに、図１１に示すような方法を適用することもできる。すなわち、図１１（ａ）に示すように、柱１の鋼管１１を立設した後、鋼管１１を挟んで一方の側に接合すべき梁２（プレキャストコンクリート造）を所定位置に配設する。この梁２の端部にはグラウト充填式継手２７が設けられている。
次いで、図１１（ａ）に示すように、鋼管１１を挟んで他方の側から梁２（プレキャストコンクリート造）を、その端部から突出した梁主筋２２をやや斜め方向より鋼管１１の開口部１３へ挿入し、梁主筋２２が鋼管１１内部及び各開口部１３，１３を挿通した状態とする（図１１（ｂ））。
そして、挿通された梁主筋２２の端部を、一方の側に配設した梁２の端部に設けたグラウト充填式継手２７と接続する（図１１（ｃ））。
上記方法によれば、継手の数を半分にすることができるほか、梁主筋の挿入作業の軽減が可能である。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形、付加等が可能である。鋼管の曲げ補強を行うため、鋼管の入隅部に鉄筋を設けたり、鋼管の表面の出隅部や又は開口部周りなどに補強プレートを溶接して設けたり、柱・梁の仕口部における鋼管の板厚を厚く形成したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例に係る柱と梁との仕口構造を用いて構成されたラーメン構造体の骨組の概略を示す正面図である。
【図２】柱・梁の仕口部の正面図である。
【図３】柱・梁の仕口部の縦断面図である。
【図４】柱・梁の仕口部の横断面図である。
【図５】柱１の鋼管１１を例示する斜視図である。
【図６】柱１の鋼管１１を例示する斜視図である。
【図７】定着プレート３０の態様を例示する正面図である。
【図８】本発明の力学的メカニズムの説明図である。
【図９】施工方法を説明するもので、施工態様を示す斜視図である。
【図１０】施工方法を説明するもので、柱・梁仕口部の横断面図である。
【図１１】施工方法を説明するもので、施工態様を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  柱
２  梁
１１  鋼管
１２  コンクリート
１３  開口部
２１  梁主筋
２１ａ  鉄筋
２２  梁主筋
２５  機械式継手
３０  定着プレート
３２  ナット
【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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【図１１】
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