(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築要素の中央溝開口から外方に該建築要素の一対の側部に延びる一対の前面壁部を有する前部と、前記一対の側部を連結する後方壁部とを有する一般にＣ字形プロフィールを備えた、冷間圧延軽量鋼板から成形された構造用建築要素であって、前記一対の各前方壁部が、中央溝開口から完全な、または、実質的に滑らかな円弧をなして対応する側部に延びていて、且つ、前記後方壁部が、中央凹状部と、該中央凹状部の両端部から滑らかな円弧をなして延びてそれぞれ対応する側部に滑らかに連なる一対の凸状壁部を有することを特徴とする構造用建築要素。
【請求項２】
厚さ０．５ｍｍから２ｍｍの鋼板を冷間圧延することで作られる前記請求項１に記載の構造用建築要素。
【請求項３】
厚さ約０．８ｍｍの鋼板を冷間圧延することで作られる前記請求項２に記載の構造用建築要素。
【請求項４】
前記各側部が、その中央部に一つの平坦部を有し、前記前方部が前記平坦部に連続的に連なっている前記請求項１から３の何れかに記載の構造用建築要素。
【請求項５】
前記後方中央壁部の前記凹状部が、一つの平坦部と、この平坦部の両端に滑らかに連なる二つの凹状円弧部または実質的円弧壁部とを有し、これら二つの凹状円弧または実質的弧状部から後方壁部の前記一対の凸状壁部が延びている、前記請求項１から４の何れかに記載の構造用建築要素。
【請求項６】
連結される構造用建築要素の一つの側部または前方部または背後の凸状円弧部に馴染む形状にされた円弧または実質的に円弧状顎部として形成された一対の側部と、前記顎部から延出する脚部を有していて、前記脚部を互いに揃えて前記顎部を前記一つの建築要素の対向面に固定したときに、前記両脚部が前記構造要素から横方向に延出して、連結される他方の構造要素のプロフィールに対応するプロフィールの方杖（スパー）を形成し、この方杖に前記連結される構造要素を受け入れるようにされている、前記請求項１から５の何れかに記載の二つの構造用建築用をＴ−またはＬ−形状に連結する連結具。
【請求項７】
前記側部の前記各顎部が、前記一つの連結される構造用建築要素に設けられた一対のパンチ孔の一つに対応して配置されたパンチ孔であって、リベットその他の固定部材を受け入れて前記一方の構造要素のプロフィールに対して前記方杖によって作られる角度を画定するパンチ孔が設けられている、前記請求項６に記載の連結具。
【請求項８】
連結される構造用建築要素の一つの前方部または後方部に馴染む形状に、一般には凹状顎部として形成された一対の側部と、この顎部の両側から延出する二つの直線を共有する脚部とを有していて、顎部の対の脚部を互いに揃えて、顎部を前記一つの構造用建築要素の対向する前方および後方面に固定されるときに、互いに揃えられた対の脚部が前記一つの構造要素から横方向に延出する輪郭形成された方杖を形成し、両方杖で連結される他の構造要素のプロフィールに対応するプロフィールを形成して、前記他の構造要素を鞘状に包むようにした、前記請求項１から５のいずれかに記載の三本の構造用建築要素を十字形に連結する連結具。
【請求項９】
それぞれが鋼板からプレス加工で作られ、対向して配されて、前記請求項１から５のいずれかに記載の三個の構造用建築要素の中央部、および二つの端部をそれぞれ受け入れるＫ形状をなす三個の管状キャビティを画定する二つの半割部でなる、前記請求項１から５の何れかに記載の三個の構造要素をＫ字状に連結する連結具。
【請求項１０】
前記二つの連結具の半割の鋼板が、互いに接触する部分を有するように深絞り加工されていて、接触部で溶接される、前記請求項９に記載の連結具。
【請求項１１】
前記脚部が、連結具を作る材料の弧状端に沿って前記顎部を連結している、前記請求項６から８の何れかに記載の連結具。
【請求項１２】
連結具が作られる材料が、軽量鋼板である前記請求項１１に記載の連結具。
【請求項１３】
プレス成形される、前記請求項１２に記載の連結具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷間圧延軽量鋼板から作られる構造用建築要素に関する。この種の建築要素は、一定プロフィールをなして作られるもので、熱間圧延鋼桁に代わる軽量部材として知られ、高い強度/重量比を有する構造物を作ることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量鋼板は、種々の有用なプロフィールに冷間圧延することができる。Ｃ字形プロフィールは、種々の方法で連結され、曲げ抵抗が高く、優れた強度/重量比を有する構造に作ることができるので、非常に有用である。典型的なＣ字形断面プロフィールは、中央溝開口から外方に延びる二つの前方壁部と、一対の横側部と、および、二つの横側部を連結する後方壁部を有する。所望により、後方壁部および選択的に側壁部にスエージを設けて、重量を増加さることなく、強度を増加させることもできる。また、所望により、前方壁部を中央溝開口に沿って内方に曲げて、プロフィールの強度と剛性を更に増大させることもできる。この種のプロフィールは、冷間圧延によって形成されるもので、一般に平坦な前方壁部と平坦な側壁との間、および、平坦な側壁と平坦な後方壁との間に丸味を持った折り目または曲げ部か形成されるが、一般には、その折り目の曲率半径を可能な限り小さくして、全体の断面が一般に矩形状を呈する建築要素に作られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、全体の重量を増加させないで、この種の構造用建築要素の強度を更に増大させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、請求項１に記載するような構造用建築要素を提供する。この発明の建築要素では、従来のＣ字形プロフィールでなる建築要素の平坦面に代って、全ての可能な部分に曲線を採用している。この発明の建築要素の全体プロフィールは、好ましくは、折り目または急激な曲り部を有さない、連続した弧状曲線でなり、前方壁の内側端部から、対応する側面全体を包む弧状をなして、凹弧状または実質的に弧状の後方中央壁部に連なり、これより対称的に、中央溝開口反対側の他方の前方壁部の内側端部に連続して連なっている。このようにした建築要素においては、要素の前面から背後までの深さは、前方壁部、横側壁、および、背後壁部の外側端部分との間で共有される円弧の直径に等しい。しかしながら、この変形例として、各横側壁部の中央部に平坦部を設けたものとし、前方壁がこの平坦部に連続して連なるような構造とすることもできる。これにより、建築要素の深さ、即ち、奥行きを対向サイドの円弧の直径より大きくすることができる。また、必要により、凹弧状または実質的弧状の後方中央壁部に、両側の弧状凹部に連続して連なる中央平坦部を設けることもでき、これにより、全体が円弧状に形成された建築要素よりも幅の広い建築要素とすることができる。
【０００５】
この発明の建築要素は、２ｍｍ厚から０．０５ｍｍ厚までの鋼板から作ることができ、好ましくは、０．８ｍｍ厚の鋼板から作られる。
【０００６】
この発明の構造用建築要素は、平坦面を有さないか、平坦面を有するとしても横側または背後側の中央部だけに平坦部を有するだけであるので、従来の連結技術でこの建築要素を連結して格子状枠体に構成するのは非常に困難であると理解されよう。したがって、この発明では、この発明の構造用建築要素を連結するための一連の連結具をも提供する。二本のこの種建築要素を、請求項６で特定される連結具を用いて、Ｔ形またはＬ形に連結することができる。また、三本のこの種の建築要素を、請求項８で特定される連結具を用いて、クロス形またはＫ形に連結することができる。連結具はいずれも軽量鋼板から、好ましくは、プレス成形で作られる。好ましくは、連結具が作られる材料の弧状端部に沿って顎要素部が脚部で連結されている。即ち、連結具が鋼板から平坦なブランクとして打ち抜かれるとき、そのブランクは一般にＴ形またはＬ形、Ｘ形またはＫ形であるが、形はいずれにしても、内角は、連結具が作られる材料の端部の方向に急激な角度変化が生じないようにカットされ、顎部に加圧成形されるブランクの部分および脚部に加圧成形されるブランクの部分の端部のラインにスムーズな移行を形成する丸味をもって作られる。プレスの間に、鋼板のこの弧状ガセットが冷間引き伸ばし加工されて、既にそれ自体のプロフィールに成形されている互いに直角方向に延びる二つの屈曲した部分（即ち、顎要素とこれに関連する脚部）との間の接合点が形成される。ある場合には、この冷間引き伸ばし加工が、二つの側部の材料を接触させるのに充分である場合があるが、このような場合には、その接触域でスポット溶接することもできる。これにより、この発明の二以上の構造用建築要素の間にこの発明による連結具によって形成される接合の全体強度と剛性が大いに高められる。
【０００７】
この発明の構造用建築要素は、それらを連結するこの発明の連結具とともに、モジュール化建物、移動住宅、商業用棚、建物の梁、格子状ビーム、間仕切り壁、床、天井、バルコニーの床、階段、鋼製枠の家具、作業台、マスト、パイロン、構台、舞台照明用枠組および足場の構築に使用することができる。９０°以外の角度で線形柱を互いに結合することもできることから、他の多くの使用が明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、図１において、構造用建築要素１は、冷間圧延軽量鋼板から成形されたもので、概略Ｃ字形プロフィールをなしている。このプロフィールは、図１に示すよりもずっと長く作ることができる建築要素１の長手方向に一様に形成されている。この建築要素１は、概して云えば、一対の前方壁部２ａおよび２ｂと、一対の横側３ａおよび３ｂ、および、背後部４を有する。前方壁部２ａおよび２ｂは、中央スロット開口５から横外方向に延びて、それぞれが内側に曲げられた内側端部６ａまたは６ｂから一つの円の円弧に従って、横側３ａまたは３ｂを周って背後部４に延びている。背後部４は、凸状円弧部が凹弧状部でなる中央背後壁部７に連続して連なるシヌソイダル形状をなしている。
【０００９】
この断面を、図２により詳細に示す。弧状の前方および横側壁で構成される円（破線で示す）は接触しているが重なり合っていないことが示されている。図３に、この形状の一つの可能な変形例を示す。ここでは、横側３ａおよび３ｂが平坦部を含み、前方部がこの平坦部に連続して連なるとともにシヌソイダルな後方部の凸弧状部もこの平坦部に連続して連なっている。図４および図5に、更に他の二つの可能な変形例を示す。ここでは、背後壁部７が中央平坦部を含み、この平坦部の各サイドの凹弧状部がこの中央平坦部に連続して連なっている。背後壁部の平坦部は、図４および図５に示すように、種々の幅で設けられる。また、図３から図５に示す平坦部は、完全な平坦部でなく、しかし、図２に破線で示した円よりも大径の連続曲線として形成することができる。
【００１０】
この発明の構造用建築要素の曲線は、従来の平坦面でなるＣ字形プロフィールよりずっと強く且つより広い用途に使用可能な建築要素を提供する。この建築要素は、構造用直立柱または梁やビームとして使用することができ、その利点は多い。これらの建築部材は、この発明のプレス加工した鋼製連結具を使用して、一般に矩形箱状断面を有する従来のＣ字形断面の冷間圧延軽量鋼製構造用建築要素に比較して遥かに大きい強度および非常に大きな設計上の融通性をもって、格子状フレーム構造に互いに連結することができる。
【００１１】
この発明の構造用建築要素を使用してＴ−、Ｌ−、Ｘ−、または、Ｋ−結合を構成するために、それぞれに適する連結具が提供される。図６に、一つのＸ形結合と一つのＬ形結合とを示す。図６の上半分に示すＸ形結合は、図１に示すような二つの構造用建築要素１ａと１ｂが、構造用直立柱として配置された同じく図１に示すような第三の構造用建築要素１ｃの両側から延出するように連結された様子を示す。建築要素１ａと１ｂは、図１の両側３ａおよび３ｂの中央を通る面を建築要素１ｃの主面内に並べて配置されている。図６の下半分に示すＬ形結合では、第四の構造用建築要素１ｄが、建築要素１ｃの主面から垂直方向に延出するように連結されている。
【００１２】
図７ａ‐図７ｃは、図６のＸ形結合を作るために使用される連結具の形状を示すもので、連結具は、二つの同一半割１０から作られる。図７ａ‐図７ｃには、その一方だけを示している。連結具は、要素１ａから１ｃと同じ厚さの鋼またはより厚い鋼の冷間プレス鋼で作られる。連結具の各半割１０は、例えば、冶具内で構造用直立柱１ｃにスポット溶接、プラグ溶接またはシーム溶接等で溶接され、次いで、側要素１ａおよび１ｂが、直立柱１ｃから横に延びる一対の方杖（スパー：spur）の間に挿入され、所定位置に溶接される。
【００１３】
図９ａ‐図９ｃに、図６のＬ形結合に使用される連結具の形状を示す。連結具は、二つの同一形状の半割１１から作られるが、図９ａ‐図９ｃにはその一方だけを示す。この連結具は、図７ａ‐図７ｃに示す連結具と同様に、冷間プレス鋼から作られるが、好ましくは、連結具は、部材１ｄと半割１１の組立体を構造用直立柱１ｃに配置して溶接する前に、治具を使用して側部材１ｄに溶接される。二つの半割１１によって形成される連結具の対向側は、好ましくは、構造用直立柱１ｃの側壁の１８０°以上を取り巻くようにされる。したがって、組立体は、溶接する前に自己保持が可能である。
【００１４】
図６には、この発明の構造用建築要素の前面を横切って溶接されるストラップ１２も示されている。ストラップ１２の形を、図８ａ‐図８ｃに示す。この発明の構造用建築要素の長手方向に沿ってこの種のストラップを多く配置することで、その強度を大幅に増強することができる。特に、図６の下半分に示すような連結具の直上および直下にこの種のストラップを設ける場合には、連結具の二つの半割部１１がストラップ１２によって互いに効果的に保持されるので、結合部の強さを大幅に増強することができる。
【００１５】
また、図１０には、連結具１１およびストラップ１２の可能な変形例を示す。図１０の高位に設けられた連結具１１ａは、図６の連結具１１が構造用直立建築要素１ｃの対向外側壁に跨るのに対して、構造用直立建築要素１の一方の円弧部の屈曲された前方および内側円弧の周り及び同円弧部の屈曲された円弧外側壁の周りに取り付けられる顎部を有する。また、図１０の下方に示された連結具１１ｂは、図６におけると同様に、対向外側壁に跨る顎部を有するが、図６の前方および後方面に対して、水平要素1の外側壁に接触することで水平に延出する構造要素１を支える横方向に延出する方杖（スパー）を有している。
【００１６】
また、図１０には、二つの平行な構造用建築要素１に跨る長いストラップ１２ａの取り付け状態、図４または図５に示すように形成された構造用建築要素１の平坦背後中間部にスポット溶接される中央打ち抜きフランジ２５を形成させたストラップ１２ｂ、および、図２に示す構造用建築要素１（図示せず）の背後壁７に達する深さの絞りデンプル部２６または他のストラップ１２（図示せず）の同様なデンプル部２６に達する深さのデンプル部２６が形成されたストラップ１２ｃを示している。このデンプル部２６は、背後壁７または他のデンプル部２６と接触するところで、接触ゾーンがスポット溶接されて、剛性を増強させる。
【００１７】
図１０には、また、この発明の構造用建築要素１の円弧状屈曲壁部の中心に長手方向に沿って強化部材３０を挿入した状態が示されている。この強化部材３０は、軸方向の引張強さおよび圧縮抵抗の両方を強化する棒状体または管状体でもよく、または、引っ張り強さだけを強化するための張力を負荷したワイヤーまたはケーブルでもよい。この発明の構造用建築要素が、例えば、Ｗ０６８００４に開示されているような骨組に作られる建物モジュールに作られている場合には、強化部材３０は、その建物モジュールの選択された構造直立柱に挿入することができ、好ましくは、図１０に示すように、ネジ部を有する突出部３１を備えたものとし、各強化部材が直上の強化部材にネジ結合可能にすることができる。このようにして、建物の高さ全体に延び且つ上下の階層を効果的にロックする垂直方向の強化がなされる。同様にして、水平に配置された建築要素１の円弧状屈曲壁部を通して強化部材３０を挿通することにより、水平面内の補強をすることもできる。
【００１８】
図６および図１０は、構造用垂直柱１ｃと側部材とが構造用直立柱の主面内または主面に垂直に結合された状態を示すが、この発明のシステムは充分に融通性を有しおり、他の角度での結合をも可能にする。図１１は、この発明の構造用建築要素１ｃの主面Ｘ−Ｘに対して４５°の角度をなして構造用建築要素１ｃから側部材１ｅが延びる結合を示す。この結合は、二つの部分１３ａ、１３ｂでなる連結具を用いてなされる。この二つの部分は、対称ではなく、それぞれが構造用要素１ｃの外側の側壁を部分的に取り囲む一つの顎部１４と側部材１ｅの前方または背後側を包む方杖（スパー）１５を有する。顎部１５の円弧の広がりは、部分１３ａと部分１３ｂとで異なっている。図１２に、二つの部分の一つの形状を示す。連結具の両部分は、鋼板から単なるプレス加工で作られ、好ましくは、プレスまたは打ち抜き加工の際に、各連結具部分１３ａおよび１３ｂに位置決め孔１６が穿孔され、構造用直立要素１ｃに正確に配置された孔と合わせてリベットを挿通して、二つの連結部半割１３ａ、１３ｂを一時的に直立要素１ｃに固定し、溶接固定して後、次いで、方杖１５の間に横部材１ｅを挿入して所定位置に溶接することで側部材１ｅが直立要素１ｃに結合される。また、直立要素１ｃに取り付ける前に、連結具部分１３ａおよび１３ｂを冶具内で側要素１ｅに溶接し、孔１６を利用してリベットで一時的に固定して直立要素１ｃに溶接することもできる。
【００１９】
この発明の構造用建築要素は、主構造用建築要素の軸と二つの各側部要素の軸との間に９０°以下の結合を形成するＫ形連結具を使用して、図１３に示すような格子状梁を作ることができる。図１４に、この種の連結具の一例を示す。連結具は、軽量鋼板からプレス加工で作られた二つの半割１７ａ、１７ｂでなり、二つの半割１７ａ、１７ｂが合わせて配置されて三つの筒状キャビテイ１８、１９、２０が形成される。キャビテイ１８は、連結具の両端部に通じる連続筒状キャビテイで、使用時には、例えば、図５に示すような、構造用建築要素１の一つの円弧側部を包囲する。図１４の構造要素１は、連結具の途中まで挿入された状態で示されているが、これは説明上のことであり、実際には、連結具は要素１の長手方向に沿った中間に配置される。キャビテイ１９および２０は、キャビテイ１８および要素１の軸に対して４５°傾斜して設けられた“めくらキャビテイ”であり、図１５に示す要素１と同じ形状およびサイズの二つの更なる構造用建築要素１（図示せず）のそれぞれの円弧状側部を受け入れる。更に強さを必要とする場合には、もう一つのこの種の連結具を使用して、三つの構造用建築要素１の他の円弧側部を連結する。好ましくは、連結部半割の鋼板に、２１で示すように、相手連結具半割と接触する深さに深絞り加工して、この接触部でスポット溶接することで、強さの増強がなされる。
【００２０】
図１５は、図６および図８ａ‐８ｃに示すような、但し、長い二つのストラップ１２を用いて二つの構造用建築要素１を結合して断面矩形に構成した状態を示す。これは、建物用の強力な柱を形成するもので、プレキャストまたは鉄筋コンクリート芯２２を取り巻く構造にすることで、圧縮負荷に対する強度を高めることができる。
【００２１】
図１６は、三本のこの発明の直立構造用建築要素１をこれと同じ断面形状の横方向かすがい１で連結して作るこのできる三角パイロン構造を示す。横かすがいは、図９ａ‐９ｃまたは図１４に示すような連結具で直立柱に連結される。所望により、かすがい１２（鎖線で示す）を外側に追加して強度を高めることができる。直立柱要素１は、真に垂直で且つ互いに平行であっても、互いに傾斜して上方に向けて狭くなるパイロンとすることもできる。図１６は、説明された連結具と関連して使用されるときの、この発明の構造用建築要素の融通性を説明するものである。連結具と構造要素の主軸との間の角度は任意に変更することができ、連結された構造要素の軸の間の角度は、図１４に４５°として示されている角度を変えることによって、変えることができる。これにより、設計者は、格子システムの結合部を作る際に、全ての三軸の角度を自由に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明に係る一つの構造用建築要素の斜視図である。
【図２】図１の構造用建築要素の断面図である。
【図３】この発明に係る構造用建築要素の一変形例の断面図である。
【図４】この発明に係る構造用建築要素の他の一変形例の断面図である。
【図５】この発明に係る構造用建築要素の更に一変形例の断面図である。
【図６】この発明に係る直立構造建築要素の高位置でこの直立構造用建築要素の主面内でこの直立構造用建築要素に連結されたこの発明の構造用建築要素から形成された一対の輪郭形成された分枝と、および、該直立構造用建築要素の下方位置で該直立構造用建築要素の主面に垂直に連結された一個の同様な分枝とを有する、この発明の直立構造用建築要素の斜視図である。
【図７ａ−７ｃ】図６の一対の分枝を直立構造用建築要素の主面内でこの直立構造用建築要素に連結するのに使用される連結具の半割を示す上からそれぞれ、平面図、正面図、側面図である。
【図８ａ−８ｃ】図６に示す強化ストラップを示す上からそれぞれ、平面図、正面図、側面図である。
【図９ａ−９ｃ】図６の分枝を直立構造用建築要素の主面に垂直にこの直立構造用建築要素に連結するのに使用される連結具の上からそれぞれ、平面図、正面図、側面図である。
【図１０】図５に示す構造用建築要素から形成され、その上方位置および下方位置にそれぞれ垂直に延出する分枝を備えた構造用直立柱の斜視図である。
【図１１】構造用建築要素の主平面に対して４５°の角度で延出する分枝を備えた図１の構造用建築要素の上からの平面図である。
【図１２】図１１に示す非対称連結具の一側部分の斜視図である。
【図１３】この発明の構造用建築要素から形成された格子状ビームの側面図である。
【図１４】図１３の格子状ビームの形成に使用される一連結具の斜視図である。
【図１５】矩形状断面柱として作られた図５に示す二つの構造用建築要素の上からの平面図である。
【図１６】図１に示すような三本の直立構造要素を使用して作られる三角パイロン構造の横断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１          構造用建築要素
１ａ、１ｂ  構造用建築要素でなる分枝
１ｄ        構造用建築要素でなる分枝
１ｃ        構造用建築要素からなる直立柱
２ａ、２ｂ  構造用建築要素の前方壁
３ａ、３ｂ  構造用建築要素の側面
４          構造用建築要素の背後壁
１０        連結具
１１        連結具
１２        ストラップ
１４        連結具の顎部
１５        脚部
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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