(57)【要約】      （修正有）【課題】野地板にねじ込むことで屋根葺材上に器具を取り付けるねじにおいて、簡単な工法で高い防水性を確保することのできるねじを提供する。【解決手段】下葺材３０２で覆われる野地板３０３上に配置される屋根葺材３０１に取り付け具２０２を取り付けるためのねじ１００であって、雄ねじ部１０１と、雄ねじ部１０１よりも基端部側に雄ねじ部１０１より大径で、下葺材３０２を押さえつけるフランジ部１０２と、フランジ部１０２よりも基端部側に配置されるシャフト部と、基端部に配置される頭部１０４とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防水用下葺材で覆われる野地板上に配置される屋根葺材に器具を取り付けるためのねじであって、
前記野地板に螺合する雄ねじ部と、
前記雄ねじ部よりも基端部側に配置され、前記雄ねじ部より大径で、前記下葺材を押さえつけるフランジ部と、
前記フランジ部と少なくとも一部が重なるように配置され、前記屋根葺材、および、前記器具に挿通されるシャフト部と、
基端部に配置され、前記器具と係合して前記器具を固定する前記シャフト部よりも大径の頭部と
を備えるねじ。
【請求項２】
さらに、
前記シャフト部と重なるように配置され、前記屋根葺材と前記シャフト部との間を封止する封止部を備える
請求項１に記載のねじ。
【請求項３】
前記フランジ部は、
前記シャフト部、および、前記雄ねじ部を挿通可能な筒状であり、前記雄ねじ部、前記シャフト部、および、前記頭部とは別体の第一筒部材により形成される
請求項１または２に記載のねじ。
【請求項４】
さらに、
前記雄ねじ部よりも基端部側に配置され、前記第一筒部材と係合して前記下葺材を押さえつける力を前記第一筒部材に付与する係合部を備える
請求項３に記載のねじ。
【請求項５】
前記封止部は、
前記シャフト部、および、前記雄ねじ部を挿通可能な筒状であり、前記雄ねじ部、前記シャフト部、および、前記頭部とは別体の第二筒部材により形成される
請求項２に記載のねじ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のねじと、
前記ねじにより屋根葺材上に固定される取付具と、
前記取付具により固定される太陽電池モジュールと
を備える太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光や風、電波などを利用する器具やこれらを取り付けるための器具を屋根に取り付けるため、野地板にねじ込まれるねじ、および、当該ねじを用いて屋根に取り付けられる太陽光発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な木造建築の場合、屋根の部分には野地板と称される木製の板が敷き詰められており、その表面に防水用の下葺材が取り付けられている。そして、下葺材の上にスレート瓦などの屋根葺材が配置されている。以上のような構造の木造建築において屋根に太陽電池モジュールなどを取り付ける場合、屋根葺材にドリルで孔を開け、木ねじをねじ込んだり釘を打ち付けるなどして太陽電池モジュールを固定するための器具を取り付けている。
【０００３】
このような場合、屋根葺材に貫通孔が形成され下葺材にも孔が開けられるため、雨水などが当該貫通孔を通って野地板に到達することを防止する必要がある。
【０００４】
従来の工法では、防水性を確保するため、屋根葺材に貫通孔を設けた後、シーリング材を貫通孔に充填し、その後ねじをねじ込むなどをしていた。
【０００５】
また、特許文献１に記載の技術は、液状のシーリング材の代わりに固形の埋め込み材を屋根葺材に設けられた貫通孔に埋め込んで防水性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、屋根葺材に設けた貫通孔にシーリング材を充填し、また、埋め込み材を埋め込むだけでは高い防水性を得られない場合がある。
【０００８】
そこで本発明者は、高い防水性が得られない原因を究明すべく鋭意実験と研究の結果次の原因を見出すに至った。すなわち、一般的な家屋においては、野地板と屋根葺材との間に隙間が発生している箇所があり、特にこの部分の野地板に器具を固定するためのねじがねじ込まれると、貫通した防水用の下葺材がねじの回転によって孔の周縁がめくれ上がり野地板と下葺材との間に隙間が発生する。そして当該隙間に水が染み込むことで屋根全体としての防水性が損なわれていることを見出すに至った。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、屋根にねじを用いて器具を取り付ける際に、簡単な工法で高い防水性を維持することができるねじ、および、当該ねじで屋根に固定される太陽光発電システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明にかかるねじは、防水用下葺材で覆われる野地板上に配置される屋根葺材に器具を取り付けるためのねじであって、前記野地板に螺合する雄ねじ部と、前記雄ねじ部よりも基端部側に配置され、前記雄ねじ部より大径で、前記下葺材を押さえつけるフランジ部と、前記フランジ部と少なくとも一部が重なるように配置され、前記屋根葺材、および、前記器具に挿通されるシャフト部と、基端部に配置され、前記器具と係合して前記器具を固定する前記シャフト部よりも大径の頭部とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、屋根に器具を取り付けるためにねじを野地板にねじ込む場合でも、下葺材のめくれ上がりを防止し、高い防水性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、屋根上に取り付けられた太陽光発電システムを示す斜視図である。
【図２】図２は、太陽電池モジュールの取り付け部分を一部の太陽電池モジュールを省略して示す斜視図である。
【図３】図３は、ねじにより器具を屋根に取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】図４は、ねじを分解して示す側面図である。
【図５】図５は、筒部材が取り付けられた状態を示す側面図である。
【図６】図６は、取り付け具をねじにより屋根葺材に取り付ける状態を示す斜視図である。
【図７】図７は、他の実施の形態に係るねじを示す側面図である。
【図８】図８は、他の実施の形態に係るねじを示す側面図である。
【図９】図９は、他の実施の形態に係るねじを示す側面図である。
【図１０】図１０は、他の実施の形態に係るねじを示す側面図である。
【図１１】図１１は、他の実施の形態に係るねじを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係るねじ、および、太陽光発電システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明に係るねじ、および、太陽光発電システムの一例を示したものに過ぎない。従って本発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００１４】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００１５】
図１は、屋根上に取り付けられた太陽光発電システムを示す斜視図である。
【００１６】
図２は、太陽電池モジュールの取り付け部分を一部の太陽電池モジュールを省略して示す斜視図である。
【００１７】
なお、図中に示す取り付け具などは簡易的に示したものであり、実際の形状を示すものではない。
【００１８】
同図に示すように、太陽光発電システム２００は、木造の家屋３００の屋根に取り付けられ、太陽光に基づき発電を行うシステムであって、太陽電池モジュール２０１と、取り付け具２０２と、ねじ１００とを備えている。
【００１９】
家屋３００は、屋根に屋根葺材３０１が設けられた一般的な建屋であり、本実施の形態の場合、屋根葺材３０１としてスレート瓦が採用されている。なお、屋根葺材３０１の種類は、スレート瓦に限定されるものではなく、瓦やガルバリウム鋼板など任意の部材を採用することができる。
【００２０】
太陽電池モジュール２０１は、受光した太陽光に基づき電力を発生させるパネル状の器具である。具体的に例えば太陽電池モジュール２０１は、半導体で構成された太陽電池セルがマトリクス状に配置され、このセルアレイを樹脂やガラスにより挟み込んで板状にしたものである。
【００２１】
取り付け具２０２は、ねじ１００により屋根葺材３０１上に固定され、太陽電池モジュール２０１を屋根葺材３０１上に取り付けるための器具である。本実施の形態の場合、取り付け具２０２は、簡易的に示しているが、形状や構造などは特に限定されるものではなく、取り付ける太陽電池モジュール２０１の種類などにより任意に選定することができる。
【００２２】
図３は、ねじにより器具を屋根に取り付けた状態を示す断面図である。
【００２３】
図４は、ねじを分解して示す側面図である。
【００２４】
図５は、筒部材が取り付けられた状態を示す側面図である。
【００２５】
これらの図に示すように、ねじ１００は、防水用の下葺材３０２で覆われる野地板３０３上に配置される屋根葺材３０１に器具としての取り付け具２０２を取り付けるためのねじである。
【００２６】
一般的に屋根葺材３０１は、一部を重ね合わせながら下から上へ順に並べて配置するものであるため、図３に示すように、野地板３０３と屋根葺材３０１との間には傾斜した隙間（空間）が発生する。従ってシーリング材では、このような隙間を完全には埋めることができない場合があり、固形の埋め込み材では、屋根葺材３０１の孔を埋めることができるものの、前記隙間を埋めることはできなかった。
【００２７】
ここで、野地板３０３とは、屋根に屋根葺材３０１を葺くための下地となる木製の板であり、垂木の上に張る板である。
【００２８】
また、下葺材３０２とは、ルーフィングなどとも称される部材であり、屋根葺材の施工に先立ち、防水を目的に野地板３０３に貼るシート状の部材である。下葺材３０２の種類は特に限定されるものではないが、アスファルトルーフィング（フェルト状の原紙にアスファルトを浸透・被覆し、表裏面に鋼物質粉末を付着させたもの）、改質アスファルト系、ブチルゴム系のものなどを例示することができる。
【００２９】
詳細には、ねじ１００は、雄ねじ部１０１、フランジ部１０２と、シャフト部１０３と、頭部１０４とを備えている。本実施の形態の場合、ねじ１００はさらに、封止部１０７と、第一筒部材１５１と、切削部１０６とを備えている。
【００３０】
雄ねじ部１０１は、ねじ１００全体の先端部に配置され、野地板３０３に螺合する雄ねじを軸体の外周面に備えている。本実施の形態の場合、雄ねじ部１０１はタッピングねじとして機能しており、ねじ１００を野地板３０３にねじ込むことで、野地板３０３に雌ねじを形成しながら野地板３０３の奥に掘り進んで行くことができるものとなっている。
【００３１】
なお、野地板３０３に螺合する前に、雄ねじ部１０１は、下葺材３０２と螺合する。下葺材３０２は、シート状で剛性がないため、ねじ１００を野地板３０３にねじ込むにつれて、ねじ１００と螺合している下葺材３０２の部分がめくれ上がる。特に、野地板３０３と屋根葺材３０１との間に隙間がある場合に、下葺材３０２のめくれ上がりが顕著である。従来では、この下葺材３０２のめくれ上がりを認識していなかったため、高い防水効果を得ることができなかった。
【００３２】
フランジ部１０２は、雄ねじ部１０１よりも基端部側（頭部１０４側）に配置され、雄ねじ部１０１の呼び径より大径で、下葺材３０２を押さえつける放射方向にフランジ状に突出した部分である。具体的にフランジ部１０２の外径は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲から選定される値を雄ねじ部１０１の呼び径に加えた長さである。雄ねじ部１０１の呼び径との差が０．５ｍｍ未満であれば、下葺材３０２のめくれ上がりを効果的に押さえ込むことができず、また、２ｍｍよりも大きければ屋根葺材３０１に設ける孔が大きくなりすぎて屋根葺材３０１の欠損に繋がる可能性が高まるため好ましくない。
【００３３】
フランジ部１０２は、ねじ１００に一体に形成されても良く、また、別部材を取り付けることによりフランジ部１０２を形成しても良い。本実施の形態の場合、フランジ部１０２は、別体の第一筒部材１５１により形成されている。第一筒部材１５１は、柔軟性があり、かつ、復元力を備えた材料からなる筒状の部材である。具体的には樹脂製の環状の部材である。なお、第一筒部材１５１の材質は樹脂に限定されるものではなく、金属など任意の材料で第一筒部材１５１を形成してもかまわない。
【００３４】
シャフト部１０３は、雄ねじ部１０１よりも基端部側に配置され、屋根葺材３０１、および、取り付け具２０２（器具）に挿通される円柱状の部分であり、野地板３０３にねじ込まれた雄ねじ部１０１と取り付け具２０２を締結する頭部１０４との間に配置される棒状の部分である。シャフト部１０３の表面は、第一筒部材１５１との密着力を高めて高い防水性能を得るため、滑らかな表面、または、第一筒部材１５１に食い込んで防水性を高める環状の突起を備えていてもかまわない。
【００３５】
頭部１０４は、ねじ１００の基端部に配置され、器具である取り付け具２０２と係合して取り付け具２０２を屋根葺材３０１上に固定する部分であり、シャフト部１０３、および、フランジ部１０２よりも大径の部分である。また、雄ねじ部１０１が野地板３０３にねじ込まれることにより発生する締結力により、頭部１０４は、係合する取り付け具２０２を屋根葺材３０１に押し付けることによって、取り付け具２０２を屋根葺材３０１に固定する。
【００３６】
本実施の形態の場合、頭部１０４は、電動工具に保持可能な６角形状となっているが、頭部１０４の形状は特に限定されるものではない。頭部１０４の形状としては、６角穴や、プラスドライバーやマイナスドライバーと係合する溝を備えたモノなど例示することができる。
【００３７】
封止部１０７は、シャフト部１０３と重なるように配置され、屋根葺材３０１とシャフト部１０３との間を封止する部分である。封止部１０７は、ねじ１００に一体に形成されても良く、また、別部材を取り付けることにより封止部１０７を形成しても良い。本実施の形態の場合、封止部１０７は、別体の第二筒部材１５２により形成されている。第二筒部材１５２は、柔軟性があり、かつ、復元力を備えた材料からなる筒状の部材である。具体的には樹脂製の筒状の部材である。なお、第二筒部材１５２の材質は樹脂に限定されるものではなく、金属など任意の材料で第二筒部材１５２を形成してもかまわない。また本実施の形態の場合、フランジ部１０２を形成する第一筒部材１５１と、封止部１０７を形成する第二筒部材１５２とは筒部材１０５として一体に形成されている。
【００３８】
筒部材１０５は、雄ねじ部１０１が野地板３０３にねじ込まれ、ねじ１００が野地板３０３に取り付けられた状態において、下葺材３０２から屋根葺材３０１の内方に至る長さ、つまり、筒部材１０５の一端部（フランジ部１０２）が下葺材３０２に当接し、封止部１０７に該当する部分が屋根葺材３０１に設けられた貫通孔に挿入される長さを有している。
【００３９】
また本実施の形態の場合、筒部材１０５の長さは、雄ねじ部１０１の基端部から頭部１０４に至る程度の長さであり、筒部材１０５の貫通孔は挿通されるシャフト部１０３と密着し、シャフト部１０３と筒部材１０５との間の防水性を確保できるものとなっている。
【００４０】
さらに、筒部材１０５の基端部（第二筒部材１５２の基端部に対応）は、頭部１０４と同程度の径となるように放射状に拡がった拡径部１５３が設けられている。拡径部１５３は、ねじ１００がねじ込まれる方向において頭部１０４と取り付け具２０２との間に圧縮状態で挟まれる部分であり、筒部材１０５の柔軟性により頭部１０４および取り付け具２０２と密着することで、筒部材１０５とシャフト部１０３との間や、筒部材１０５と取り付け具２０２との間に水が染み込むことを防止している。
【００４１】
切削部１０６は、雄ねじ部１０１の先端に配置される刃の部分であり、ねじ１００を回転させることで、切削部１０６がドリルのように屋根葺材３０１や野地板３０３に孔を開けることができる部分である。切削部１０６の存在により、ねじ１００は、ドリルねじとして機能する。つまり、予め屋根葺材３０１や野地板３０３にドリルなどを用いて下孔を開けることなく、ねじ１００を電動工具などに取り付けて回転させることで、屋根葺材３０１、および、野地板３０３に下孔を開けながら雄ねじ部１０１でタッピングを行い、一度の工程で屋根葺材３０１を貫通して野地板３０３にねじ１００をねじ込むことが可能となる。
【００４２】
次に、ねじ１００を用いて取り付け具２０２を屋根葺材３０１の上に固定する方法を説明する。
【００４３】
図６は、取り付け具をねじにより屋根葺材に取り付ける状態を示す斜視図である。
【００４４】
まず、ねじ１００の頭部１０４に第一筒部材１５１の拡径部１５３が当接するまで、第一筒部材１５１に雄ねじ部１０１、および、シャフト部１０３を挿入する。
【００４５】
次に、ねじ１００の頭部１０４を電動工具などに取り付けてねじ１００全体を回転させ、取り付け具２０２に予め開けられている貫通孔を通して屋根葺材３０１の所定の位置にねじ１００の切削部１０６の先端を当てる。これにより屋根葺材３０１に孔が開けられていく。
【００４６】
切削部１０６により屋根葺材３０１を掘り進めていくと、雄ねじ部１０１と屋根葺材３０１とが接触し、雄ねじ部１０１が屋根葺材３０１をタッピングしながらねじ１００はさらに進んでいく。
【００４７】
次に、切削部１０６が屋根葺材３０１を貫通し、下葺材３０２に到達すると、切削部１０６は下葺材３０２を貫通し、さらに野地板３０３に孔を開けていく。
【００４８】
次に、雄ねじ部１０１が野地板３０３に到達すると、雄ねじ部１０１が野地板３０３をタッピングしながら奥に進んでいく。この際、雄ねじ部１０１と下葺材３０２の貫通孔の周縁とが係合し、下葺材３０２がめくれ上がる場合がある。
【００４９】
一方、筒部材１０５は、ねじ１００が奥に進むに伴って頭部１０４に押されながら、切削部１０６、および、雄ねじ部１０１によって開けられた屋根葺材３０１の貫通孔に圧縮状態で挿入される。
【００５０】
次に、野地板３０３に雄ねじ部１０１が所定長さねじ込まれると、頭部１０４によって押さえられた筒部材１０５により筒部材１０５の先端部に対応するフランジ部１０２が、下葺材３０２のめくれ上がった部分を野地板３０３方向に向かってに押さえつけ、下葺材３０２のめくれ上がりを元に戻す。以上により、下葺材３０２は野地板３０３とねじ１００のフランジ部１０２との間に挟み込まれた状態となり、ねじ１００がねじ込まれた野地板３０３の周囲の防水性を高めることができる。
【００５１】
また、筒部材１０５の第一筒部材１５１に該当する封止部１０７は、シャフト部１０３と屋根葺材３０１との間を封止する。これにより、屋根葺材３０１に貫通状に配置されるねじ１００と屋根葺材３０１との間に水が染み込むことを抑制できる。
【００５２】
一方、頭部１０４は、取り付け具２０２を屋根葺材３０１に押さえつけ、取り付け具２０２を屋根葺材３０１に固定する。さらに、頭部１０４と取り付け具２０２との間に第二筒部材１５２の拡径部１５３が圧縮状態で配置されちるため、当該部分への水の進入を防止することができる。
【００５３】
次に、屋根葺材３０１上に取り付けられた取り付け具２０２を用い、太陽電池モジュール２０１のフレームなどを取り付け具２０２に保持させることで、太陽電池モジュール２０１が家屋３００の屋根に取り付けられ、太陽光発電システム２００が形成される。
【００５４】
以上のように、上記ねじを用いることで、雄ねじ部１０１を野地板３０３にねじ込む際にめくれ上がった下葺材３０２を押さえつけることができ、下葺材３０２がめくれ上がった部分から水が浸入し野地板３０３を腐らせるなどの不具合の発生を回避することが可能となる。従って、屋根葺材３０１の種類に関係なく、高い防水効果を得ることが可能となる。つまり、屋根葺材３０１がガルバリウム鋼板などの薄い部材である場合、シーリング材や埋め込み材で屋根葺材３０１の孔を充填することは困難であるが、下葺材３０２の孔の部分をフランジ部１０２により塞ぐことで防水効果を高めるねじ１００は、屋根葺材３０１の種類に影響されることはない。
【００５５】
また、野地板３０３（下葺材３０２）と屋根葺材３０１との間に隙間がある場合でも、下葺材３０２の孔を塞ぐことができるため、高い防水性能を確保することが可能となる。
【００５６】
さらに、本実施の形態のように少なくとも屋根葺材３０１とシャフト部１０３との間に封止部１０７が配置される場合、屋根葺材３０１に設けられた貫通孔から水が浸入することを効果的に抑制することが可能となり、さらに防水性能を高めることが可能となる。
【００５７】
また、本実施の形態の場合のように、切削部１０６がねじ１００の先端に備えられている場合、ねじ１００を用いて、屋根葺材３０１や野地板３０３に下孔を開け、そのままねじ１００を屋根葺材３０１や野地板３０３にねじ込んで行くことができる。また、筒部材１０５の柔軟性によりねじ１００をねじ込むだけで筒部材１０５が所定の位置に配置されて防水性能も確保することができるため、工具を持ち替えることなく一気に取り付け具２０２を屋根葺材３０１の上に固定することができる。従って、太陽光発電システム２００を家屋３００の屋根に取り付ける際の施工の手間を減少させることが可能となる。
【００５８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
【００５９】
例えば、図７に示すように、ねじ１００は、下葺材３０２を押さえつけるフランジ部１０２を、シャフト部１０３径を雄ねじ部１０１の呼び径よりも大きくすることによりシャフト部１０３と一体に備えてもかまわない。さらに、シャフト部１０３の表面にタッピング可能な雄ねじを設けてもかまわない。これによれば、屋根葺材３０１に挿通された状態で維持されるシャフト部１０３が、屋根葺材３０１をタッピングすることになり、屋根葺材３０１とシャフト部１０３とが密着して防水性能を高めることが可能となる。
【００６０】
また、図８に示すように、雄ねじ部１０１とシャフト部１０３との間で円環状のフランジ部１０２を絞り起こして一体に形成してもかまわない。
【００６１】
さらに、第一筒部材１５１により下葺材３０２を押さえつける力は、頭部１０４が第二筒部材１５２を介して第一筒部材１５１を押さえつけることにより発生させるばかりでなく、図９に示すように、雄ねじ部１０１よりも基端部側に配置され、第一筒部材１５１と係合して下葺材３０２を押さえつける力を第一筒部材１５１に付与する係合部１０８を備えてもかまわない。
【００６２】
また、図１０に示すように、封止部１０７を、絞り起こす等してシャフト部１０３と一体に形成してもよく、図１１に示すように、封止部１０７として機能する第二筒部材１５２をシャフト部１０３に重なるように取り付けてもかまわない。
【００６３】
また、太陽電池モジュール２０１が屋根取り付け用の孔などを備えている場合、ねじ１００を用いて太陽電池モジュール２０１を直接屋根に取り付けることも可能である。この場合、太陽電池モジュール２０１が器具として機能する。
【符号の説明】
【００６４】
１００  ねじ
１０１  雄ねじ部
１０２  フランジ部
１０３  シャフト部
１０４  頭部
１０７  封止部
１０８  係合部
１５１  第一筒部材
１５２  第二筒部材
２００  太陽光発電システム
２０１  太陽電池モジュール
２０２  取り付け具（取付具）
３０１  屋根葺材
３０２  下葺材
３０３  野地板
【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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