(57)【要約】【課題】小型で大きな振動減衰力を得られる振動減衰機構を提供する。【解決手段】実施形態に係る振動減衰機構１２は、鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きく基礎盤１１の上で構造物１３の荷重を支持する第１および第２の免震構造体１４ａ、１４ｂと、第１と第２の免震構造体１４ａ、１４ｂの間に固定された中間支持部材１５ａと、基礎盤１１の上で支持されて粘性流体２１を収容する第１のダンパタンク１７ａと、中間支持部材１５ａの下に懸垂支持されて第１のダンパタンク１７ａ内の粘性流体２１内に浸漬された第１の懸垂部材１８ａと、中間支持部材１５ａの上で支持されて粘性流体２１を収容する第２のダンパタンク１７ｂと、第２の免震構造体１４ｂの上部から懸垂支持されて第２のダンパタンク１７ｂ内の粘性流体２１内に浸漬された第２の懸垂部材１８ｂと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎盤の上で構造物の荷重を支持しながら前記構造物の振動を減衰する振動減衰機構であって、
鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きく、前記基礎盤の上で前記構造物の荷重を支持する免震構造体と、
前記免震構造体の前記基礎盤と前記構造物との中間部に支持された中間支持部材と、
前記基礎盤に支持されて粘性流体を収容する第１のダンパタンクと、
前記中間支持部材に懸垂支持されて、前記第１のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第１のダンパタンクに対して移動可能に配置された第１の懸垂部材と、
前記中間支持部材に支持されて粘性流体を収容する第２のダンパタンクと、
前記中間支持部材とは異なる位置にて前記免震構造体および前記構造体のいずれかから懸垂支持されて、前記第２のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第２のダンパタンクに対して移動可能に配置された第２の懸垂部材と、
を有することを特徴とする振動減衰機構。
【請求項２】
鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きく、前記基礎盤の上に支持されて前記第１のダンパタンクを支持するダンパタンク免震支持体
をさらに有すること特徴とする請求項１に記載の振動減衰機構。
【請求項３】
前記基礎盤の上で前記免震構造体および前記第１のダンパタンクとは独立に支持されて前記構造物の荷重を部分的に支持する弾性支持体
をさらに有すること特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動減衰機構。
【請求項４】
前記中間支持部材の上に配置されて、前記中間支持部材に対して前記第２のダンパタンクの水平方向の移動を許容しながら当該第２のダンパタンクを支持する転がり支承体
をさらに有すること特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動減衰機構。
【請求項５】
前記免震構造体は、水平に広がる複数の金属平板と、前記複数の金属平板の間に挟まれて水平に広がる少なくとも１枚のゴムシートと、を備えていること、特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動減衰機構。
【請求項６】
基礎盤の上に配置された構造物と、前記構造物の荷重を支持しながら前記構造物の振動を減衰する振動減衰機構と、を具備する建造物であって、
前記振動減衰機構は、
鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きく、前記基礎盤の上で前記構造物の荷重を支持する免震構造体と、
前記免震構造体の前記基礎盤と前記構造物との中間部に支持された中間支持部材と、
前記基礎盤に支持されて粘性流体を収容する第１のダンパタンクと、
前記中間支持部材に懸垂支持されて、前記第１のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第１のダンパタンクに対して移動可能に配置された第１の懸垂部材と、
前記中間支持部材に支持されて粘性流体を収容する第２のダンパタンクと、
前記中間支持部材とは異なる位置にて前記免震構造体および前記構造体のいずれかから懸垂支持されて、前記第２のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第２のダンパタンクに対して移動可能に配置された第２の懸垂部材と、
を有することを特徴とする建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、振動減衰機構および、振動減衰機構を備えた建造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震に対する構造物の免震技術として、免震ゴムなどを用いた免震機構で構造物を支持するものが知られている。また、従来の免震構造物用減衰装置として、粘性体ダンパの抵抗板を円筒型とし、径の異なる複数の円筒型抵抗板の組み合わせとし、その間隙に粘性流体を充填する、というものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４６２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の免震ゴムなどの免震機構は、水平方向の地震加速度を変位に変換して免震する一方で、鉛直方向は免震しない。免震機構は、構造物の荷重を常時支持する必要があるからである。そのため、免震機構で支持される構造物に、非常に大きな地震力が作用した場合、免震されない鉛直方向の加速度と水平方向の変位が組み合わさることで、ロッキング振動を誘発することがある。したがって、非常に大きな地震力に対応するためには、免震機構のほかに振動減衰機構を組み合わせる必要がある。
【０００５】
一般に、振動減衰機構には、変位比例型と速度比例型がある。変位比例型を採用する場合は十分な減衰効果を得るため、速度比例型を採用する場合は水平方向の免震に伴う大変位に対応するため、どちらにしても、一般的に、非常に大型の振動減衰機構を採用する必要がある。そのため、配置の制約上、設置が困難となる。
【０００６】
そこで、本発明の実施形態は、上記事情に鑑みて案出されたものであって、小型で大きな振動減衰力を得られる振動減衰機構および、かかる振動減衰機構を備えた建造物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】
本発明の実施形態に係る振動減衰機構は、上記目的を達成するために、基礎盤の上で構造物の荷重を支持しながら前記構造物の振動を減衰する振動減衰機構であって、鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きく、前記基礎盤の上で前記構造物の荷重を支持する免震構造体と、前記免震構造体の前記支持盤と前記構造物との中間部に支持された中間支持部材と、前記基礎盤に支持されて粘性流体を収容する第１のダンパタンクと、前記中間支持部材に懸垂支持されて、前記第１のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第１のダンパタンクに対して移動可能に配置された第１の懸垂部材と、前記中間支持部材に支持されて粘性流体を収容する第２のダンパタンクと、前記中間支持部材とは異なる位置にて前記免震構造体および前記構造体のいずれかから懸垂支持されて、前記第２のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第２のダンパタンクに対して移動可能に配置された第２の懸垂部材と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の実施形態に係る建造物は、基礎盤の上に配置された構造物と、前記構造物の荷重を支持しながら前記構造物の振動を減衰する振動減衰機構と、を具備する建造物であって、前記振動減衰機構は、鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きく、前記基礎盤の上で前記構造物の荷重を支持する免震構造体と、前記免震構造体の前記支持盤と前記構造物との中間部に支持された中間支持部材と、前記基礎盤に支持されて粘性流体を収容する第１のダンパタンクと、前記中間支持部材に懸垂支持されて、前記第１のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第１のダンパタンクに対して移動可能に配置された第１の懸垂部材と、前記中間支持部材に支持されて粘性流体を収容する第２のダンパタンクと、前記中間支持部材とは異なる位置にて前記免震構造体および前記構造物のいずれかから懸垂支持されて、前記第２のダンパタンク内の粘性流体内に少なくとも部分的に浸漬されて前記第２のダンパタンクに対して移動可能に配置された第２の懸垂部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、小型で大きな振動減衰力を得られる振動減衰機構および、かかる振動減衰機構を備えた建造物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る振動減衰機構の免震構造体の構造を示す拡大立断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る振動減衰機構の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。図２は、第１の実施形態に係る振動減衰機構の免震構造体の構造を示す拡大立断面図である。
【００１３】
水平に広がるコンクリートなどの基礎盤１１の上に、振動減衰機構１２が配置され、この振動減衰機構１２の上に構造物１３が設置されている。振動減衰機構１２は、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、第１、第２の中間支持部材１５ａ、１５ｂと、第１、第２、第３のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃとを有する。
【００１４】
第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きくなるように構成されている。第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、たとえば、図２に示すように、水平に広がる金属製（たとえば鋼製）の複数の平板１９を上下に重ね、これらの複数の平板１９の間にゴムシート２０を挟んだ構造の所謂積層ゴムである。このような構造により、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、上下方向に大きな荷重を支持することができるとともに、水平方向の力に対しては比較的柔軟に変形して振動を吸収できる。
【００１５】
第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、下からその順に重ねられている。第１の免震構造体１４ａの底面は基礎盤１１の上面に接して配置され、第３の免震構造体１４ｃの上面は構造物１３の底面に接して配置されている。
【００１６】
第１の免震構造体１４ａと第２の免震構造体１４ｂとの間には第１の中間支持部材１５ａが配置され、第２の免震構造体１４ｂと第３の免震構造体１４ｃとの間には第２の中間支持部材１５ｂが配置されている。第１および第２の中間支持部材１５ａ、１５ｂは、水平に広がる平板状で、たとえば鋼製である。
【００１７】
なお、本実施形態においては、第１の免震構造体１４ａ、第２の免震構造体１４ｂおよび第３の免震構造体１４ｃを、間に第１の中間支持部材１５ａおよび第２の中間支持部材１５ｂを挟みながら上下に重ねているものとして説明しているが、第１の免震構造体１４ａ、第２の免震構造体１４ｂおよび第３の免震構造体１４ｃを単一の免震構造体と考えると、第１の中間支持部材１５ａおよび第２の中間支持部材１５ｂは、それぞれ、第１の免震構造体１４ａ、第２の免震構造体１４ｂおよび第３の免震構造体１４ｃから構成される単一の免震構造体に、基礎盤１１の上面と構造物１３の底面との中間部において固定されて支持される構成であるとも表現できる。
【００１８】
第１のダンパ機構１６ａは、第１のダンパタンク１７ａと第１の懸垂部材１８ａとを有する。第２のダンパ機構１６ｂは、第２のダンパタンク１７ｂと第２の懸垂部材１８ｂとを有する。第３のダンパ機構１６ｃは、第３のダンパタンク１７ｃと第３の懸垂部材１８ｃとを有する。
【００１９】
第１、第２、第３のダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内に、油などの粘性流体２１が収容されている。第１のダンパタンク１７ａは基礎盤１１に支持され、特に本実施形態では基礎盤の上面に固定されている。第２のダンパタンク１７ｂは第１の中間支持部材１５ａに支持され、本実施形態では第１の中間支持部材１５ａの上面に固定されている。同様に、第３のダンパタンク１７ｃは第２の中間支持部材１５ｂに支持され、本実施形態では第２の中間支持部材１５ｂの上に固定されている。
【００２０】
第１の懸垂部材１８ａは、第１の中間支持部材１５ａに支持されて第１の中間支持部材１５ａの下方に延びている。第１の懸垂部材１８ａの下端は第１のダンパタンク１７ａ内の粘性流体２１内に少なくとも部分的に浸漬されている。第１の懸垂部材１８ａは第１のダンパタンク１７ａとは通常時には接触せず、したがって第１の懸垂部材１８ａは第１のダンパタンク１７ａ内の粘性流体２１中で水平方向および垂直方向に移動可能となっている。
【００２１】
第２の懸垂部材１８ｂは、第２の中間支持部材１５ｂに支持されて第２の中間支持部材１５ｂの下方に延びている。第２の懸垂部材１８ｂの下端は第２のダンパタンク１７ｂ内の粘性流体２１内に少なくとも部分的に浸漬されている。第２の懸垂部材１８ｂは第２のダンパタンク１７ｂと通常時には接触せず、したがって第２の懸垂部材１８ｂは第２のダンパタンク１７ｂ内の粘性流体２１中で水平方向および垂直方向に移動可能となっている。
【００２２】
第３の懸垂部材１８ｃは、構造物１３に支持されて構造物１３の下方に延びている。第３の懸垂部材１８ｃの下端は第３のダンパタンク１７ｃ内の粘性流体２１内に少なくとも部分的に浸漬されている。第３の懸垂部材１８ｃは第３のダンパタンク１７ｃと通常時には接触せず、したがって第３の懸垂部材１８ｃは第３のダンパタンク１７ｃ内の粘性流体２１中で水平方向および垂直方向に移動可能となっている。
【００２３】
すなわち、第１の免震構造体１４ａ、第２の免震構造体１４ｂおよび第３の免震構造体１４ｃを単一の免震構造体と考えると、第２の懸垂部材１８ｂまたは第３の懸垂部材１８ｃは、第１の中間支持部材１５ａよりも上部など、第１の中間支持部材１５ａとは異なる位置において第１の免震構造体１４ａ、第２の免震構造体１４ｂおよび第３の免震構造体１４ｃにより構成される単一の免震構造体から懸垂支持されるか、あるいは構造体１３から懸垂支持される構成であるとも表現できる。
【００２４】
第１、第２、第３のダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、たとえば、軸を鉛直方向とする円筒状であって、第１、第２、第３の懸垂部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃはそれぞれ、第１、第２、第３のダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃと同軸の円柱状である。
【００２５】
第１、第２、第３のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃとしては、たとえば、ドイツ国ゲルブ社（GERB  Schwingungsisolierungen GmbH & Co. KG）のＶＩＳＣＯＤＡＭＰＥＲＳ（商標）を用いることができる。
【００２６】
第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃの組が複数組、互いに並列に配置されていてもよい。また、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃの組が複数組、互いに並列に配置されていてもよい。
【００２７】
この実施形態で、構造物１３の荷重は、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃの間に配置される第１、第２の中間支持部材１５ａ、１５ｂとによって支持されている。あるいは、上述の通り第１の免震構造体１４ａ、第２の免震構造体１４ｂおよび第３の免震構造体１４ｃを単一の免震構造体と考える場合、構造物１３の荷重は、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃから構成される単一の免震構造体により支持されると換言することもできる。
【００２８】
地震による水平方向の揺れに対して、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃが比較的に柔軟に変形して免震効果を発揮するとともに、第１、第２、第３のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより振動減衰効果を得ることができる。すなわち、第１、第２、第３の懸垂部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃがそれぞれ、第１、第２、第３のダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内の粘性流体２１内で水平方向および垂直方向に相対的に動くことから水平方向および垂直方向の抵抗力が生じ、これによって振動減衰効果を得ることができる。
【００２９】
ところで、このような構造のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃにおいては、懸垂部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃがそれぞれ、ダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃの内側壁に当接しない範囲で減衰効果を発揮する。また、懸垂部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃとダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃの間のギャップが小さいほうが大きな減衰効果が得られる。この実施形態では、複数（図示の例では３個）のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃが上下に積層されていることから、各ダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃでは比較的小さなギャップとしても、全体で大きな水平方向の変位に対して対応できる。
【００３０】
また、複数のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃを積層することにより、種々の市販のダンパ機構を適宜組み合わせて、構造物１３の特性に適した減衰効果を実現することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。この実施形態は第１の実施形態の変形であって、第１のダンパタンク１７ａと基礎盤１１との間にダンパタンク免震支持体３０が配置されている。ダンパタンク免震支持体３０は、免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃとほぼ同様の構造であって、鉛直方向のばね定数が水平方向のばね定数よりも大きくなるように構成されている。ダンパタンク免震支持体３０は、たとえば、図２に示す免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃと同様に、水平に広がる金属製の複数の平板１９を上下に重ね、これらの複数の平板１９の間にゴムシート２０を挟んだ構造である。
【００３２】
上記以外の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３３】
この実施形態によれば、第１のダンパタンク１７ａと基礎盤１１との間にダンパタンク免震支持体３０が配置されているので、第１のダンパタンク１７ａと基礎盤１１との間の水平方向の相対的な変位が許容される。これにより、第１のダンパタンク１７ａと第１の懸垂部材１８ａの間の水平方向の相対的な変位が抑制される。
【００３４】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。この実施形態は第１の実施形態の変形であって、基礎盤１１の上面と構造物１３の下面の間に弾性支持体４０が配置されている。弾性支持体４０は、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび第１、第２の中間支持部材１５ａ、１５ｂとともに、構造物１３の荷重を支持する。
【００３５】
この実施形態によれば、構造物１３の荷重の一部を弾性支持体４０が担うことになるので、第１、第２、第３の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃの特性を変えることができ、設計の自由度が増す。
【００３６】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る振動減衰機構の模式的立断面である。この実施形態は第１の実施形態の変形である。
【００３７】
この実施形態では、第１の中間支持部材１５ａの上面と第２のダンパタンク１７ｂの底部との間に第１の転がり支承体５０が配置されている。これにより、第２のダンパタンク１７ｂは、第１の転がり支承体５０を介して第１の中間支持部材１５ａに支持されるとともに、第１の中間支持部材１５ａに対して水平方向に、所定の範囲内で相対的に移動可能である。
【００３８】
同様に、第２の中間支持部材１５ｂの上面と第３のダンパタンク１７ｃの底部との間に第２の転がり支承体５１が配置されている。これにより、第３のダンパタンク１７ｃは、第２の転がり支承体５１を介して第２の中間支持部材１５ｂに支持されるとともに、第２の中間支持部材１５ｂに対して水平方向に、所定の範囲内で相対的に移動可能である。
【００３９】
さらに、第３のダンパタンク１７ｃの上端の縁に沿って水平方向に広がる上縁水平板部５５が形成され、この上縁水平板部５５と構造物１３の底面との間に第３の転がり支承体５２が配置されている。第１、第２、第３の転がり支承体５０、５１、５２は、たとえば球状で、これらが転がることにより、これらを挟む上下の部材の水平方向の相対的な移動が許容される。
【００４０】
この実施形態によれば、ダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび懸垂部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃに水平方向の力が働いた場合に、これらが水平方向に相対的に移動することにより、ダンパタンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび懸垂部材１８ａ、１８ｂ、１８ｃが水平に対して傾斜することを回避し、ダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃとしての減衰効果を安定的に発揮することができる。
【００４１】
なお、本実施形態において、第１のダンパタンク１７ａの上面と第１の中間支持部材１５ａの下面との間や、あるいは第２のダンパタンク１７ｂの上面と第２の中間支持部材１５ｂの下面との間にさらに別の転がり支承体を配置する構成とすることもできる。
【００４２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、上下２段の中間支持部材１５ａ、１５ｂと、上下３段の免震構造体１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、上下３段のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、を配置するものとした。しかし、中間支持部材を１段のみとして、その上下に２段の免震構造体と２段のダンパ機構とを配置する構造としてもよい。また、中間支持部材を３段以上として、免震構造体とダンパ機構をそれぞれ４段以上としてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態の図では上下３段のダンパ機構１６ａ、１６ｂ、１６ｃの水平方向の位置が互いに同じ位置となるように配置されているが、これらの水平位置は異なっていてもよい。
【００４４】
また、上記複数の実施形態の特徴を種々に組み合わせてもよい。たとえば、第２の実施形態のダンパタンク免震支持体３０を第３または第４の実施形態に組み込んでもよい。また、第３の実施形態の弾性支持体４０を第４の実施形態に組み込んでもよい。
【００４５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１１・・・基礎盤
１２・・・振動減衰機構
１３・・・構造物
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・免震構造体
１５ａ、１５ｂ・・・中間支持部材
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ・・・ダンパ機構
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ・・・ダンパタンク
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ・・・懸垂部材
１９・・・平板
２０・・・ゴムシート
２１・・・粘性流体
３０・・・ダンパタンク免震支持体
４０・・・弾性支持体
５０、５１、５２・・・転がり支承体
５５・・・上縁水平板部
【図１】
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【図２】
2016148402.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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