(57)【要約】【課題】  波形鋼板の耐力要素としての機能を殆ど低下させることなく、固定を簡素化できて、固着具の使用本数を削減でき、また波板鋼板の幅や耐力を変更せずに、壁幅変更に対応できる耐力壁を提供する。【解決手段】  この耐力壁１は、一対の縦フレーム材３，３および上下端の横フレーム材４，５により組まれた外周フレーム２と、中桟となる上下複数本または１本の横フレーム材６と、耐力要素となり波山稜線方向が上下方向となる波形鋼板７とを備える。波形鋼板７は一対の縦フレーム材３，３との間に間隔が生じる横幅であって、互いに上下に位置する横フレーム材６，６に上下端がそれぞれ固定される。波形鋼板７の両側縁に沿う位置で上下に延びる固定用補助材１０が横フレーム材６に設けられる。固定用補助材１０と重なる位置で波形鋼板７が固定用補助材１０に固着具２０で固定される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の縦フレーム材および上下端の横フレーム材により組まれた外周フレームと、この外周フレームの前記一対の縦フレーム材に両端が接合され中桟となる上下複数本または１本の横フレーム材と、耐力要素となり波山稜線方向が上下方向となる波形鋼板とを備える耐力壁において、
前記波形鋼板の横幅は前記一対の縦フレーム材との間に間隔が生じる横幅であって、互いに上下に位置する前記横フレーム材に上下端がそれぞれ固定され、
前記波形鋼板の両側縁に沿う位置で上下に延びる固定用補助材が前記横フレーム材に設けられ、
前記固定用補助材と重なる位置で前記波形鋼板が前記固定用補助材に固着具で固定された耐力壁。
【請求項２】
請求項１に記載の耐力壁において、前記固定用補助材が、前記横フレーム材に一端で固定されて上下方向に片持ち状に延びる形鋼または短冊状の鋼板であり、前記各波形鋼板は、上側の前記横フレーム材から下方に延びる前記固定用補助材と、下側の前記横フレーム材から上側に延びる前記固定用補助材とに固定された耐力壁。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の耐力壁において、前記波形鋼板が角波鋼板である耐力壁。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の耐力壁において、前記中桟となる横フレーム材が複数設けられ、これら中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に前記外周フレームが区画され、これら各区画層に耐力要素が設けられ、前記各区画層のうちの一部の区画層の前記耐力要素が前記波形鋼板であって前記横フレーム材と前記固定用補助材とに固定され、残りの区画層の前記耐力要素が斜材である耐力壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、住宅やその各種の建築物の外壁等として用いられる耐力壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業化住宅に用いられる耐力壁として、外周フレーム内に水平耐力要素となる角波鋼板を配置したものがある。一定の形状を有する角波鋼板などのメンブレン型の耐力要素を用いると、紡錘型の変形履歴が得られると言う利点がある。角波鋼板を水平耐力要素に用いる場合、その変形性能を発揮させるために、角波鋼板の四周をドリル付きタッピングねじ等のねじ部材で固定することが一般的である。角波鋼板の縦方向の辺では、アングル材等の取付用の部材を外周フレームにおける縦フレーム材に沿って設け、この取付用部材にねじ部材で固定している。この全周固定工法を採れば、角波鋼板の変形が均等分布となり、変形の局部集中を避けることによって大変形時では構造性能を維持することができる。
特許文献１，２の工法では、角波鋼板の縦方向の辺は、アングル材等の縦フレーム材を軸柱とは別に設け、この縦フレーム材に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１７１５６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４５１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の耐力要素として角波鋼板を用いる耐力壁では、波形鋼板の四周の全周をねじ部材で固定している。そのため、多数のねじ部材による固定が必要で、ねじ止め作業の工数が多く、またねじ部材の使用本数が多く、高コストになるという問題がある。また、角波鋼板の縦方向の辺の固定にアングル材等の取付用部材が必要になるという問題がある。
さらに、建物への納まりの変更のために耐力壁の幅寸法を変更する場合、上記波板鋼板の幅も同様に変更することになる。これによって、耐力壁の耐力が変わってしまい、建物の設計上の支障が生じる。
特許文献１，２のような縦フレーム材を軸柱とは別に設ける構成の場合は、波板鋼板の幅を変更せずに納まり変更への対処が可能であるが、軸柱とは別に、耐力壁全体の高さに渡る縦フレーム材が必要になり、構造が複雑になる。
【０００５】
この発明の目的は、波形鋼板の耐力要素としての機能を殆ど低下させることなく、固定を簡素化できて、固着具の使用本数を削減でき、また波板鋼板の幅や耐力を変更せずに、壁幅変更に対応できる耐力壁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の耐力壁は、一対の縦フレーム材および上下端の横フレーム材により組まれた外周フレームと、この外周フレームの前記一対の縦フレーム材に両端が接合され中桟となる上下複数本または１本の横フレーム材と、耐力要素となり波山稜線方向が上下方向となる波形鋼板とを備える耐力壁において、
前記波形鋼板の横幅は前記一対の縦フレーム材との間に間隔が生じる横幅であって、互いに上下に位置する前記横フレーム材に上下端がそれぞれ固定され、
前記波形鋼板の両側縁に沿う位置で上下に延びる固定用補助材が前記横フレーム材に設けられ、
前記固定用補助材と重なる位置で前記波形鋼板が前記固定用補助材に固着具で固定されている。
【０００７】
この構成によると、波形鋼板の固定を、上下辺と、側縁における固定用補助材への固定だけとしたため、従来の波形鋼板の四周全体を固着具で固定する場合に比べて、固着具の必要本数が少なくなり、作業工数減、および固着具の使用本数減により、コストを低減できる。波形鋼板の固定を基本的には上下辺だけの固定としているが、上下辺だけの固定であると、波形鋼板の左右の側縁で大きな上下方向力が生じる。しかし、横フレーム材に固定された固定用補助材を設け、この固定用補助材に波形鋼板を固着具で固定しているため、前記波形鋼板の左右の側縁で生じる上下方向力に十分に抵抗することができる。前記固定用補助材は、前記上下方向力に抵抗できるだけの物であれば良いため、波形鋼板の全体の上下長さに渡る長さである必要はなく、一部の長さで足りる。そのため、波形鋼板の耐力要素としての機能を殆ど低下させることなく、固定を簡素化できて、固着具の使用本数を削減できる。また、従来の縦フレーム材に沿って設け設けるアングル材等の取付用部材が不要であり、これによっても固定が簡素化できる。
また、波形鋼板は、外周フレームの縦フレーム材とは固定せず、横フレーム材と、この横フレーム材に設けられた固定用補助材に固定しており、波形鋼板と縦フレーム材との間には隙間が生じるため、耐力壁の幅寸法を変えても、前記隙間が変わるだけとなり、同じ波形鋼板を用いることができる。そのため、波板鋼板の幅や耐力を変更せずに、納まり上の壁幅変更に対応することができる。前記波形鋼板と縦フレーム材との間に生じる隙間は、配線や配管のためのスリーブ管用のスペースとして利用することも可能となる。
【０００８】
この発明において、前記固定用補助材が、前記横フレーム材に一端で固定されて上下方向に片持ち状に延びる形鋼または短冊状の鋼板であり、前記各波形鋼板は、上側の前記横フレーム材から下方に延びる前記固定用補助材と、下側の前記横フレーム材から上側に延びる前記固定用補助材とに固定されていても良い。
前記固定用補助材が片持ち状に延びる形鋼または短冊状の鋼板であると、市販の鋼材を切断しただけの簡素な部材で前記固定用補助材を構成できる。
【０００９】
この発明において、前記波形鋼板が角波鋼板であっても良い。
前記波形鋼板には、円弧状や台形状など、種々の断面形状の波形鋼板を採用できるが、角波鋼板は耐力要素としての機能が優れる。そのため、この発明における波形鋼板を従来のような全周固定とせずに、縦辺については一部だけを固定用補助材した構成の場合に、その耐力要素である鋼板を角波鋼板とすることが、耐力確保の上で好ましい。
【００１０】
この発明において、前記中桟となる横フレーム材が複数設けられ、これら中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に前記外周フレームが区画され、これら各区画層に耐力要素が設けられ、前記各区画層のうちの一部の区画層の前記耐力要素が前記波形鋼板であって前記横フレーム材と前記固定用補助材とに固定され、残りの区画層の前記耐力要素が斜材であっても良い。
一部の区画層の耐力要素を斜材とした場合、その区画層を、配線や配管のためのスリーブ管用のスペースとして利用することが可能となり、大きなスリーブ管用のスペースが得られる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の耐力壁は、一対の縦フレーム材および上下端の横フレーム材により組まれた外周フレームと、この外周フレームの前記一対の縦フレーム材に両端が接合され中桟となる上下複数本または１本の横フレーム材と、耐力要素となり波山稜線方向が上下方向となる波形鋼板とを備える耐力壁において、前記波形鋼板の横幅は前記一対の縦フレーム材との間に間隔が生じる横幅であって、互いに上下に位置する前記横フレーム材に上下端がそれぞれ固定され、前記波形鋼板の両側縁に沿う位置で上下に延びる固定用補助材が前記横フレーム材に設けられ、前記固定用補助材と重なる位置で前記波形鋼板が前記固定用補助材に固着具で固定されているため、波形鋼板の耐力要素としての機能を殆ど低下させることなく、固定を簡素化できて、固着具の使用本数を削減でき、また波板鋼板の幅や耐力を変更せずに、壁幅変更に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施形態にかかる耐力壁の正面図および水平断面図である。
【図２】図１（Ａ）におけるII部の拡大図である。
【図３】同耐力壁の波形鋼板の拡大断面図である。
【図４】同耐力壁の波形鋼板と横フレーム材の関係を示す部分斜視図である。
【図５】同耐力壁の波形鋼板取付け前の状態を示す正面図および平面図である。
【図６】（Ａ）は図５（Ａ）におけるVI部の拡大平面図、（Ｂ）は同拡大正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のVIＣ−VIＣ矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のVIＤ−VIＤ矢視断面図、（Ｅ）は（Ｂ）のVIＥ矢視側面図である。
【図７】（Ａ）は図５（Ａ）におけるVII 部の拡大水平断面図、（Ｂ）は同拡大正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の VIIＣ− VIIＣ矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）の底面図、（Ｅ）は（Ｂ）の VIIＥ矢視側面図である。
【図８】（Ａ）は図５（Ａ）におけるVIII部の拡大水平断面図、（Ｂ）は同拡大正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のVIIIC −VIIIC 矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）の VIIID−VIIID 矢視断面図である。
【図９】（Ａ）は図５（Ａ）におけるIX部の拡大水平断面図、（Ｂ）は同拡大正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のIXＣ−IXＣ矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のIXＤ−IXＤ矢視断面図である。
【図１０】（Ａ）は図５（Ａ）におけるＸ部の拡大正面図、（Ｂ）は同右側面図である。
【図１１】耐力壁が２枚隣合う部分の拡大水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１ないし図１１と共に説明する。図１に示すように、この耐力壁１は、一対の縦フレーム材３，３および上下端の横フレーム材４，５により組まれた外周フレーム２と、この外周フレーム２の前記一対の縦フレーム材３，３間に渡り上下に並んで配置された中桟となる複数本の横フレーム材６と、上下に隣合う前記横フレーム材４，５，６に上下端が結合された耐力要素とを備える。ここでは、中桟となる横フレーム材６は、３本が上下に等間隔に設けられている。また、耐力要素として、波山稜線方向が上下方向となる波形鋼板７と、斜材８とが設けられている。なお、これらの耐力要素は、主に水平耐力要素となる。縦フレーム材３は、この実施形態では、この耐力壁１を構成する建築物の上下方向荷重を負担する柱を兼ねる部材である。縦フレーム材３は、例えば隣接する柱（図示せず）と共に、柱建築物の上下方向荷重を負担する部材としても良い。
【００１４】
ここでは波形鋼板７は２枚とされ、互いに上下に位置する中桟となる前記横フレーム材６，６に上下端がそれぞれ固定される。波形鋼板７の横幅は、前記一対の縦フレーム材３，３との間の幅よりも狭く、前記縦フレーム材３，３との間に間隔が生じる横幅とされている。また、図１（Ａ）のII部を図２に拡大して示すように、波形鋼板７の両側縁に沿う位置で、上下に延びる固定用補助材１０が、中桟となる横フレーム材６に設けられている。波形鋼板７は、この固定用補助材１０と重なる位置で固定用補助材１０に固着具２０で固定される。固着具２０には、例えばドリル付きタッピングねじ等のタッピングねじが用いられる。固着具２０の配置間隔は、例えば波形鋼板７の一つの波谷部分に複数、例えば２つ配置される間隔とされている。
【００１５】
前記波形鋼板７は、この実施形態では図３および図４に拡大断面図および斜視図で示すような角波鋼板であり、前記固着具２０としてビスなどのねじ部材が用いられる。角波鋼板である波形鋼板７は、図３のように一方向に延びる波山部分７ａと波谷部分７ｂとが交互に並ぶ断面波形（具体的には波山となる波山部分７ａの頂部および波谷となる波谷部分７ｂの底部が平坦部分となる断面矩形または台形）の鋼板であり、ここでは波山稜線方向が上下方向に延びるように、すなわち波形状における波山部分７ａおよび波谷部分７ｂの延びる方向が上下方向となるように張られている。
【００１６】
図５に、前記波形鋼板７を取付ける前の耐力壁のフレーム構成を示す。前記固定用補助材１０は、中桟となる横フレーム材６に一端で溶接等で固定されて他端が上方または下方に片持ち状に延びている。固定用補助材１０は、図示の例では溝形の形鋼が用いられているが、リップ溝形鋼、アングル材等の他の断面形状の形鋼であっても良く、また短冊状の鋼板であっても良い。
前記各波形鋼板７は、上側の横フレーム材６から下方に延びる固定用補助材１０と、下側の横フレーム材６から上側に延びる固定用補助材１０とに固定される。なお、固定用補助材１０の長さは、この固定用補助材１０に波形鋼板７を固定するための固着具２０の耐力計算上必要な本数に応じて変えられる。
【００１７】
中桟となる横フレーム材６は、この実施形態では３本設けられるが、横フレーム材６は例えば中間の１本だけであっても良い。図１のように、前記外周フレーム２は、これら中桟となる３本の横ブレーム材６を境界として上下に並ぶ複数の区画層ａ，ｂに区画され、これら各区画層ａ，ｂに各耐力要素が設けられる。ここでは、中間の２つの区画層ａの耐力要素が波形鋼板７とされ、残りの上下の２つの区画層ｂの耐力要素として斜材８が用いられている。
【００１８】
図１において、区画層ｂの耐力要素となる斜材８は、角パイプ（またはその他の形鋼）からなり、個々の区画層ｂに互いに逆方向に傾斜しかつ互いに一端が近づくように２本設けられている。図１の例では、上端の区画層ｂの２本の斜材８は、上端が互いの近づき側端とされて、上端の横フレーム材４に変形吸収デバイス９を介して接合されている。これら２本の斜材８の下端は互いの広がり側端とされ、中桟となる横フレーム材６に接合されている。また、下端の区画層ｂの２本の斜材８は、下端が互いの近づき側端とされて、下端の横フレーム材５に変形吸収デバイス９を介して接合されている。これら２本の斜材８の上端は互いの広がり側端とされ、中桟となる横フレーム材６に接合されている。なお、各区画層ｂにおいて、２本の斜材８の広がり側端は、縦フレーム材３に接合しても良い。
上記のように変形吸収デバイス９を設けることで、地震などの外力に対するエネルギー吸収機能が得られる。
【００１９】
具体的には、図５（Ａ）のVI部を示す図６（Ａ）〜（Ｄ）のように、縦フレーム材３は角パイプからなり、その上端部の一側面に、前後２枚の鋼板３１，３１が側方へ突出するように溶接により突設されている。これら２枚の鋼板３１に挟まれた状態で、角パイプからなる上端の横フレーム材４の端部が前記鋼板３１に溶接により接合されている。縦フレーム材４の上端には、この縦フレーム材４の断面の外周形状と同じ形状となる方形の蓋体３２が被せられ、図６（Ｅ）のように溶接３３により縦フレーム材４の上端に接合されている。
【００２０】
また、図５（Ａ）の VII部を示す図７（Ａ）〜（Ｄ）のように、縦フレーム材３の下端部の一側面に、前後２枚の鋼板３１，３１が側方へ突出するように溶接により固定されている。これらの鋼材３１に挟まれた状態で、角パイプからなる下端の横フレーム材５の端部が鋼板３１に溶接により接合されている。縦フレーム材３の下端には縦フレーム材３の断面の外周形状と同じ外径の方形の蓋体３４が被せられ、図７（Ｅ）のように溶接３３により縦フレーム材３の下端に接合されている。
【００２１】
図５（Ａ）のVIII部を示す図８（Ａ）〜（Ｄ）のように、縦フレーム材３の中胴部の一側面に、前後２枚の鋼板３５，３５が側方へ突出するように溶接により固定されている。これらの鋼板３５に挟まれた状態で、中央の中桟となる角パイプの横フレーム材６の端部が鋼板３５に溶接により接合されている。この横フレーム材６の上下面の前記縦フレーム材３から壁幅方向に所定間隔だけ離れた位置に、前記固定用補助材１０，１０が上下に突出して配置され、溶接により横フレーム材６に接合されている。
【００２２】
図５（Ａ）のIX部を示す図９（Ａ）〜（Ｄ）のように、縦フレーム材３の中胴部の一側面に、前後２枚の鋼板３５，３５が突出状態に溶接によりされている。これらの鋼板３５に挟まれた状態で、上側の中桟となる角パイプの横フレーム材６の端部が、鋼板３５に溶接により接合されている。この横フレーム材６の上面の前記縦フレーム材３から壁幅方向に少しだけ離れた位置に、角パイプからなる斜材８の１本の広がり側端となる下端が溶接により接合され、この横フレーム材６の下面の前記縦フレーム材３から壁幅方向に所定間隔だけ離れた位置に、前記固定用補助材１０が下方に突出して配置され、溶接により横フレーム材６に接合されている。
【００２３】
図１の前記変形吸収デバイス９は、図１０に正面図および側面図で示すように、面材、例えば鋼板からなる２枚のせん断ダンパ１１，１１を、その表面が壁幅方向を向くように壁幅方向に並べて配置してある。これらせん断ダンパ１１の上端を上側の固定板材１５に接合し、下端を下側の固定板材１６に接合して、前記変形吸収デバイス９が構成されている。上記した上端の区画層ｂでは、上側の固定板材１５を介して２つのせん断ダンパ１１が上端の横フレーム材４に接合され、下側の固定部材１６を介して２つのせん断ダンパ１１が斜材８の近づき側端に接合されている。下端の区画層ｂでは、下側の固定板材１６を介して２つのせん断ダンパ１１が下端の横フレーム材５に接合され、上側の固定部材１５を介して２つのせん断ダンパ１１が斜材８の近づき側端に接合されている。前記固定部材１５，１６は、地震等による外力により水平方向に相対移動する部材となる。
【００２４】
各鋼板からなるせん断ダンパ１１は、図１０（Ｂ）に示すように、前記各固定板材１５，１６にそれぞれ固定される上下端の固定部１２，１２と、これら上下の固定部１２，１２間の中央高さ側にそれぞれ隣り合って位置し曲げにより損傷する両側の損傷部１３，１３と、これら損傷部１３，１３の間に位置する連結部１４とで構成される。固定部１２は、溶接により固定板材１５，１６に固定される。せん断ダンパ１１は一定の板厚の鋼板からなり、正面形状が長方形の板材から、長手方向の中央部における左右両側部分を切り欠いた形状に形成されている。せん断ダンパ１１は、固定部１２，１２の幅が最も広く、損傷部１３では連結部１４に近づくに従って幅狭となり、連結部１４で最も幅狭となっている。
【００２５】
図１１は、この実施形態の２枚の耐力壁１、１の隣接部付近の拡大水平断面を、外装材等を施した外壁パネルとして構成した状態で示す。外周フレーム２の屋外側には合板からなる下地材４１および空気層４２を介して外装面材４３が張られ、外周フレーム２内の前記波形鋼板７を張った箇所にはこの波形鋼板７の両面にグラスウール等の断熱材４４，４５が充填されている。外周フレーム２の屋内側には内装面材４６が張られる。２枚の耐力壁１，１の隣合う縦フレーム材３の屋外側および屋内側には、グラスウールボード等からなる柱部断熱面材４７が張られている。
【００２６】
この構成の耐力壁によると、波形鋼板７の固定個所を、上下辺と、側縁における固定用補助材１０への固定だけとしたため、従来の波形鋼板の四周全体を固着具で固定する場合に比べて、固着具２０の必要本数が少なくなり、作業工数減、および固着具２０の使用本数減により、コストを低減できる。波形鋼板７の固定は、基本的には上下辺だけの固定としているが、上下辺だけの固定とすると、波形鋼板７の左右の側縁で大きな上下方向力が生じる。しかし、横フレーム材４〜６に固定された固定用補助材１０を設け、この固定用補助材１０に波形鋼板７を固着具で固定しているため、前記波形鋼板７の左右の側縁で生じる上下方向力に十分に抵抗することができる。前記固定用補助材１０は、前記上下方向力に抵抗できるだけの物であれば良いため、上下に並ぶ複数の固着具２０で固定できる長さであることが好ましいが、波形鋼板７の全体の上下長さに渡る長さである必要はなく、一部の長さで足りる。そのため、波形鋼板７の耐力要素としての機能を殆ど低下させることなく、固定を簡素化できて、固着具２０の使用本数を削減できる。たとえば、変形が均等分布となり、変形の局部集中を避けると言う機能についても、全周固定の場合と同等に得られる。また、従来の縦フレーム材に沿って設け設けるアングル材等の取付用部材が不要であり、これによっても固定が簡素化できる。
【００２７】
上記実施形態の構成によると、建築物に水平力が作用した場合に、全周固角波鋼板を用いる場合とほぼ同等の耐力負担機能が得られることは、一連の構造実験により確認された。
【００２８】
また、波形鋼板７は、外周フレーム２の縦フレーム材３とは固定せず、横フレーム材４〜６と、この横フレーム材４〜６に設けられた固定用補助材１０に固定しており、波形鋼板７と縦フレーム材３との間には隙間が生じる。そのため、耐力壁１の幅寸法を変え、同じ波形鋼板７を用いても、前記隙間が変わるだけとなり、同じ波形鋼板７を用いることができる。そのため、波板鋼板７の幅や耐力を変更せずに、納まり上の壁幅変更に対応することができる。前記波形鋼板７と縦フレーム材３との間に生じる隙間は、配線や配管のためのスリーブ管用のスペースとして利用することも可能となる。
【００２９】
なお、前記実施形態では、区画層を４つとし、中間の２つの区画層ａに耐力要素となる波形鋼板７を設けたが、区画層の個数は２つまたは３つとしても、５つ以上としても良い。また、耐力要素となる波形鋼板７は、上下方向の端側の区画層ｂに設けて良く、全ての区画層ａ、ｂに設けても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１…耐力壁
２…外周フレーム
３…縦フレーム材
４，５，６…横フレーム材
７…波形鋼板
８…斜材
９…変形吸収デバイス
１０…固定用補助材
１１，１１Ａ…せん断ダンパ
２０…固着具
ａ，ｂ…区画層
【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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