(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性膜の内部に流体を供給することにより起立し、内部の流体を排出することにより倒伏する可撓性膜拡縮構造体に用いられ、前記可撓性膜拡縮構造体を設ける構造物側に設けられ前記可撓性膜の一方の面に当接する第１の金具と、前記可撓性膜の他方の面に当接し、固定手段により前記第１の金具との間で前記可撓性膜の外周縁付近を挟持する第２の金具とからなる取付金具であって、
前記第１の金具及び前記第２の金具には、各々前記可撓性膜を挟持した状態で屈曲させる凸部が１個以上設けられ、
前記凸部の端部の角部がアール面取りされ、前記アール面取りの曲率半径が、前記外周縁側の前記アール面取りほど小さいことを特徴とする取付金具。
【請求項２】
可撓性膜の外周縁付近を、前記可撓性膜の一方の面に当接する第１の金具と前記可撓性膜の他方の面に当接する第２の金具とで挟持した状態で固定手段により構造物に取り付け、内部に流体を供給することにより起立し、内部の流体を排出することにより倒伏する可撓性膜拡縮構造体であって、
前記第１の金具及び前記第２の金具には、各々前記可撓性膜を挟持した状態で屈曲させる凸部が１個以上設けられ、
前記凸部の端部の角部がアール面取りされ、前記アール面取りの曲率半径が、前記外周縁側の前記アール面取りほど小さいことを特徴とする可撓性膜拡縮構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水底に設置されて、堰、消波堤等として用いられる可撓性膜堰等の可撓性膜拡縮構造体及び可撓性膜拡縮構造体に用いられ、可撓性膜を構造物に取り付ける取付金具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、河川に用いられる可撓性膜堰は、ゴム等の弾性体と一体に加硫成型し平面状に且つ長尺シート状に製造された可撓性膜の外周縁付近が、取付金具を用いて構造物（河床面及び法面）に取り付けられており、内部に空気が供給されて立体形状に膨張した状態で機能するものである。
【０００３】
可撓性膜堰に用いられる従来の取付金具を図１４乃至図１７に基づいて説明する。
【０００４】
図１４に示す従来の取付金具１００は、コンクリート等の下部構造物１０２に設けられる下押え金具１０４と、この下押え金具１０４との間で可撓性膜１０６，１０８を挟持する上押え金具１１０とから構成されており、可撓性膜１０６，１０８の外周縁付近は、下部構造体１０２に設けられたアンカーボルト１１２に螺合したナット１１４を締めつけることによって下押え金具１０４と上押え金具１１０との間に固定される。
【０００５】
下押え金具１０４には、アンカーボルト１１２を境にして凸部１１６が幅方向両側に、上押え金具１１０には幅方向両端部に凸部１１８が、幅方向中央に凸部１１９が形成されており、可撓性膜１０６，１０８は、凸部１１６、凸部１１８及び凸部１１９によって屈曲されている。
【０００６】
図１５に示す従来の取付金具１２０は、下押え金具１２２と上押え金具１２４とを備え、下部構造物１０２に埋設されたアンカー１２６にボルト１２８をねじ込むことによって可撓性膜１０６，１０８の外周縁付近が下押え金具１２２と上押え金具１２４との間に固定されていた。
【０００７】
下押え金具１２２にはボルト１２８よりも可撓膜堰本体側（矢印Ｅ方向側とは反対側）に丸棒で形成された凸部１３０が固着され、上押え金具１２４には、凸部１３０よりも可撓膜堰本体側に凸部１３２が形成されており、可撓性膜１０６，１０８は凸部１３０及び凸部１３２によって屈曲さた状態で挟持されている。
【０００８】
また、取付金具１００及び取付金具１２０の他に、図１６に示すような取付金具１４０もある。この取付金具１４０は、下押え金具１４２と上押え金具１４４とを備え、可撓性膜１０６，１０８の外周縁付近は、下部構造体１０２に設けられたアンカーボルト１１２に螺合したナット１１４を締めつけることによって下押え金具１４２と上押え金具１４４との間に固定される。図１７に示すように、下押え金具１４２には複数の凸部１４６が、上押え金具１１０には複数の１４８がそれぞれ間隔をおいて形成されており、可撓性膜１０６，１０８は、複数の凸部１４６及び凸部１４８によって屈曲された状態で挟持されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の取付金具１００及び取付金具１２０の何れの凸部も頂部の曲率半径が大きく設定されており、凸部が２個以上設けられている場合には、全ての凸部の頂部が略同一曲率半径に設定されていた。
【００１０】
このため、膨張により可撓性膜１０８に作用する張力ｆが大きくなると、可撓性膜１０６，１０８を支持することができなくなり、締付力を強くしても可撓性膜１０６，１０８が全体的に滑ってしまう、という問題があった。
【００１１】
この発明は、従来技術の有するこのような問題を解決することを課題として検討した結果なされたものであり、この発明の目的は、大きな引張力の作用する可撓性膜を確実に固定することのできる取付金具及び、可撓性膜に大きな張力が作用しても取付金具によって可撓性膜が確実に挟持される可撓性膜拡縮構造体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、可撓性膜の内部に流体を供給することにより起立し、内部の流体を排出することにより倒伏する可撓性膜拡縮構造体に用いられ、前記可撓性膜拡縮構造体を設ける構造物側に設けられ前記可撓性膜の一方の面に当接する第１の金具と、前記可撓性膜の他方の面に当接し、固定手段により前記第１の金具との間で前記可撓性膜の外周縁付近を挟持する第２の金具とからなる取付金具であって、前記第１の金具及び前記第２の金具には、各々前記可撓性膜を挟持した状態で屈曲させる凸部が１個以上設けられ、前記凸部の端部の角部がアール面取りされ、前記アール面取りの曲率半径が、前記外周縁側の前記アール面取りほど小さいことを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の取付金具の作用を説明する。
【００１４】
可撓性膜拡縮構造体の可撓性膜は、外周縁付近が固定手段により第１の金具と第２の金具との間に挟持された状態で構造物に取り付けられる。
【００１５】
可撓性膜拡縮構造体の内部に空気等の流体が供給されると、可撓性膜が膨張し、可撓性膜に張力が作用する。この張力は、外周縁付近においては、外周縁に対して交差する方向に作用する。
【００１６】
第１の金具と第２の金具との間に挟持された可撓性膜の外周縁付近は、第１の金具及び第２の金具の各々に設けられた凸部により屈曲されて金具との摩擦力が増大される。
【００１７】
ここで、第１の金具と第２の金具とで可撓性膜を挟持するクランプ力は、可撓性膜に作用する張力と、第１及び第２の金具との摩擦力との釣合いによって決定されるが、可撓性膜拡縮構造体本体側では、可撓性膜拡縮構造体が膨張した際に生じる張力の作用する方向が第１の金具と第２の金具とを開く方向になること、また、可撓性膜のモジュラスが低い場合には、引き伸ばされて特に可撓性膜が薄くなること、等により可撓性膜の第１の金具と第２の金具とで挟持されている部分は、張力が作用したときに外周縁側よりも可撓性膜拡縮構造体本体側（張力作用側）の端部付近の方が移動し易くなる。
【００１８】
また、可撓性膜との摩擦係数を増大するには、凸部の角部は鋭利なほど良いが、可撓性膜の移動量が大きいと、鋭利な部分を起点にして可撓性膜が破断する問題がある。
【００１９】
本発明の取付金具では、外周縁側に向かうにつれて凸部の角部のアール面取り寸法（曲率半径）が小さく設定されているので、大きな張力が作用したときにも、取付金具で挟持された可撓性膜は、張力作用側で若干移動はしても、反対側（外周縁側）では移動を完全に阻止することが可能となる。しかも、凸部の角部のアール面取り寸法が、張力作用時に移動し難い可撓性膜外周縁側に向かうにつれて小さく設定されているので、可撓性膜を破断させることが無い。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、可撓性膜の外周縁付近を、前記可撓性膜の一方の面に当接する第１の金具と前記可撓性膜の他方の面に当接する第２の金具とで挟持した状態で固定手段により構造物に取り付け、内部に流体を供給することにより起立し、内部の流体を排出することにより倒伏する可撓性膜拡縮構造体であって、前記第１の金具及び前記第２の金具には、各々前記可撓性膜を挟持した状態で屈曲させる凸部が１個以上設けられ、前記凸部の端部の角部がアール面取りされ、前記アール面取りの曲率半径が、前記外周縁側の前記アール面取りほど小さいことを特徴としている。
【００２１】
請求項２に記載の可撓性膜拡縮構造体の作用を説明する。
【００２２】
可撓性膜拡縮構造体の可撓性膜は、外周縁付近が固定手段により第１の金具と第２の金具との間に挟持された状態で構造物に取り付けられる。
【００２３】
可撓性膜拡縮構造体の内部に空気等の流体が供給されると、可撓性膜が膨張し、可撓性膜に張力が作用する。この張力は、外周縁付近においては、外周縁に対して交差する方向に作用する。
【００２４】
第１の金具と第２の金具との間に挟持された可撓性膜の外周縁付近は、第１の金具及び第２の金具の各々に設けられた凸部により屈曲されて金具との摩擦力が増大される。
【００２５】
ここで、第１の金具と第２の金具とで可撓性膜を挟持するクランプ力は、可撓性膜に作用する張力と、第１及び第２の金具との摩擦力との釣合いによって決定されるが、可撓性膜拡縮構造体本体側では、可撓性膜拡縮構造体が膨張した際に生じる張力の作用する方向が第１の金具と第２の金具とを開く方向になること、また、可撓性膜のモジュラスが低い場合には、引き伸ばされて特に可撓性膜が薄くなること、等により可撓性膜の第１の金具と第２の金具とで挟持されている部分は、張力が作用したときに外周縁側よりも可撓性膜拡縮構造体本体側（張力作用側）の端部付近の方が移動し易くなる。
【００２６】
また、可撓性膜との摩擦係数を増大するには、凸部の角部は鋭利なほど良いが、可撓性膜の移動量が大きいと、鋭利な部分を起点にして可撓性膜が破断する問題がある。
【００２７】
本発明の可撓性膜拡縮構造体では、外周縁側に向かうにつれて凸部の角部のアール面取り寸法（曲率半径）が小さく設定されているので、大きな張力が作用したときにも、取付金具で挟持された可撓性膜は、張力作用側で若干移動はしても、反対側（外周縁側）では移動を完全に阻止することが可能となる。しかも、凸部の角部のアール面取り寸法が、張力作用時に移動し難い可撓性膜外周縁側に向かうにつれて小さく設定されているので、可撓性膜を破断させることが無い。
【００２８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下に本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
【００２９】
図１は、可撓性膜拡縮構造体としての可撓性膜堰Ａの一つの実施形態を例示する図であり、図中１は取付けベースを、２は取付けベース１に設けた可撓性膜の据付面をそれぞれ示す。
【００３０】
また、図２は図１に示す可撓性膜堰Ａの２−２線断面図である。
【００３１】
ここで、この据付面２は、例えば、ゴム引布製の可撓性膜３Ａ，３Ｂの長手方向中央部分を含む大部分を固定する河床面部４と、その河床面部４に連続して、可撓性膜３Ａ，３Ｂのそれぞれの端部分３Ｆを固定する、それぞれの上向き法面部（河川堤防の法面部等）５とからなる。
【００３２】
可撓性膜３Ａは据付面２に密着した状態で配置され、可撓性膜３Ｂは可撓性膜３Ａとの間で拡縮可能な空気室を形成する。なお、可撓性膜３Ａは取付けベース１側へ空気が漏れないように（及び内部に水が進入しないように）するために設けられているが、気密、水密性が得られれば無くても良い。
【００３３】
図２に示すように、ベース１には取付金具の一方を構成する金属製の下押え金具８が敷設されており、下押え金具８はベース１に植設されているアンカーボルト１０に貫挿されている。
【００３４】
この敷設された下押え金具８の上面には、可撓性膜３Ａ，３Ｂの側部３Ｃがアンカーボルト１０を貫通して配設されている。
【００３５】
そしてその上から取付金具の他方を構成する金属製の上押え金具９をそれぞれのアンカーボルト１０に挿通して、ナット１２をアンカーボルト１０に螺合させて締めつけることによって、可撓性膜３Ａ，３Ｂの側端部３Ｃが下押え金具８と上押え金具９との間に挟持された状態でベース１に据付固定されている。
【００３６】
図３に示すように、下押え金具８には金具長手方向（図３の紙面裏表方向）に沿って延びる凸部１４が下押え金具８の幅方向（矢印Ｅ方向及び矢印Ｅ方向とは反対方向）に沿って４個形成されており、上押え金具９には金具長手方向に沿って延びる凸部１６が凸部１４と対向しない位置に５個形成されている。
【００３７】
図４（Ｂ）（なお、図４中の構成要素を示す符号の数値以外の数値は寸法（単位はmm）を表す。）に示すように、下押え金具８の凸部１４の角部はアール面取りがなされており、その曲率半径は、可撓性膜３Ａ，３Ｂ（図４では図示せず）の外周縁側（矢印Ｅ方向側）へ向かうに従って、５mm、２mmと小さくなっている。
【００３８】
図４（Ａ）に示すように、上押え金具９の凸部１６の角部もアール面取りがなされており、その曲率半径は、可撓性膜３Ａ，３Ｂ（図４では図示せず）の外周縁側（矢印Ｅ方向側）へ向かうに従って、２０mm、７mm、５mm、２mmと小さくなっている。
【００３９】
以下に本発明の作用を説明する。
【００４０】
可撓性膜３Ａと可撓性膜３Ｂとの間に空気を供給すると、図１及び図２の想像線で示すように可撓性膜３Ｂが膨張し、可撓性膜堰Ａが起立する。
【００４１】
可撓性膜堰Ａが起立すると、図２及び図３に示すように可撓性膜３Ｂに張力ｆが作用する。
【００４２】
下押え金具８及び上押え金具９は、可撓性膜３Ａ，３Ｂを凸部１４と凸部１６により屈曲させるので、可撓性膜３Ａ，３Ｂとの摩擦力が増大される。
【００４３】
本実施形態では、外周縁側（矢印Ｅ方向側）に向かうにつれて凸部１４及び凸部１６の角部のアール面取り寸法（曲率半径）が小さく設定されているので、張力ｆが作用したときに、下押え金具８及び上押え金具９で挟持された可撓性膜３Ａ，３Ｂは張力作用側（矢印Ｅ方向側とは反対側）で若干移動はしても、外周縁側では移動が完全に阻止される。
【００４４】
また、凸部１４及び凸部１６の角部のアール面取り寸法が、張力作用時に移動し難い可撓性膜３Ａ，３Ｂの外周縁側に向かうにつれて小さく設定されているので、可撓性膜３Ａ，３Ｂの破断を防止できる。
【００４５】
また、凸部１４及び凸部１６の角部のアール面取り寸法が可撓性膜３Ａ，３Ｂの外周縁側に向かうにつれて小さく設定されているので、図３のアンカーボルト１０を中心として図３の反時計周り方向のモーメントが張力作用時に上押え金具９に作用し、上押え金具９の張力作用側（可撓性膜堰Ａの本体側）が開くことが抑えられる。
（試験例）
本発明の効果を確かめるために、従来の取付金具と、本発明の適用された実施例の取付金具とを用意し、図５，７に示すように、取付金具に挟持された一枚の可撓性膜３Ｂに張力を作用させたときの上押え金具（９，１４４）の傾きと可撓性膜３Ｂの移動量とを調べた。
【００４６】
実施例の取付金具の寸法は図４（Ａ），（Ｂ）に示す通りであり、従来の取付金具の寸法は図１７に示す通りである。
【００４７】
金具の傾きは、張力ｆを所定ステップ状に６段階に増加させたとき（STEP1 〜STEP6 にかけて増加）、及び最大の張力ｆを付与した後に張力ｆを零としたとき（After TEST）の図６に示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの５箇所の位置における下押え金具と上押え金具との距離の変化ｈ（単位mm）を測定した（図６は実施例の取付金具の場合を示しているが、従来の取付金具も測定箇所は同一である）。
【００４８】
実施例の取付金具の距離の変化ｈの測定結果は図８グラフに示す通りである。なお、グラフの横軸は距離の変化ｈを測定した位置を示し、縦軸は張力付与前の距離を基準とした距離の変化ｈを示し、プラスは距離が広がったことを示し、マイナスは距離が狭まったことを示している。
【００４９】
可撓性膜の移動量ΔＳ（図６参照）は、可撓性膜の側端部の前述したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの５点に対応する位置にマーキング（点）を施し、張力ｆをステップ状に６段階に増加させたとき、及び最大の張力ｆを付与した後に張力ｆを零としたときのマーキングの移動量（張力付与前の位置から）を測定した。
【００５０】
実施例の取付金具で挟持した可撓性膜の移動量ΔＳの測定結果は図９のグラフに示す通りである。なお、グラフの縦軸は、マーキングの移動量ΔＳを示している。
【００５１】
測定結果から、本発明の適用された実施例の取付金具で固定された可撓性膜は張力ｆの作用側で若干の移動が認められる程度であり、張力作用時の傾きも少ない実施例の取付金具は可撓性膜の挟持性能に極めて優れていることが分かる。
【００５２】
一方、従来の取付金具で固定された可撓性膜は、張力ｆの作用側での移動量が実施例のものよりも大きく、張力作用時の取付金具の傾きも実施例の取付金具より大きかった。
【００５３】
試験後に可撓性膜を調べた結果、実施例の取付金具で挟持された可撓性膜には全く損傷は無かった。
【００５４】
また、可撓性膜に張力ｆを作用させた後に張力ｆを零とする試験を繰り返し行った結果、従来の取付金具で挟持された可撓性膜は挟持部分（ボルトよりも張力作用側）で５０００回でゴムのカット傷が成長し、３００００回で切断してしまったが、実施例の取付金具で挟持された可撓性膜は５００００回終了後においても全く損傷は無く、疲労性能に優れていることが証明された。
【００５５】
次に、本発明の他の実施形態を図１０乃至図１３に基づき説明する。
【００５６】
図３に示す下押え金具８と上押え金具９では凸部１４と凸部１６の幅が一定であったが、本発明はこれに限らず、図１０に示すように凸部１４及び凸部１６の幅を頂部の曲率半径にあわせて除々に狭めても良い。
【００５７】
図１１に示す実施形態では、下押え金具８及び上押え金具９に、径の異なる丸棒２０が溶接等で固着されている。丸棒２０の径は、張力ｆの作用する側で大、外周端縁側で小に設定されている。
【００５８】
図１１に示す下押え金具８及び上押え金具９においても、外周縁側に向かうにつれて可撓性膜３Ａ，３Ｂを押圧する部分の曲率半径が小さく設定されているので、張力ｆが作用したときに、下押え金具８及び上押え金具８で挟持された可撓性膜３Ａ，３Ｂは張力作用側で若干移動はしても、外周縁側では移動を完全に阻止することができると共に可撓性膜３Ａ，３Ｂの損傷（破断）を防止することができる。
【００５９】
また、図１２に示す実施形態では、下押え金具８及び上押え金具９の表面が外周縁側へ向かうに従って振幅及び波長が短くなる波形に形成されており、波の山の頂部の曲率半径が、外周縁側に向かうにつれて小となっている。
【００６０】
この下押え金具８及び上押え金具９においても、外周縁側に向かうにつれて可撓性膜３Ａ，３Ｂを押圧する部分の曲率半径が小さく設定されているので、張力ｆが作用したときに、下押え金具８及び上押え金具９で挟持された可撓性膜３Ａ，３Ｂは張力作用側で若干移動はしても、外周縁側では移動を完全に阻止することができると共に可撓性膜３Ａ，３Ｂの損傷（破断）を防止することができる。
【００６１】
図１０〜１２の何れの取付金具においても、図１３のグラフで示すように、張力作用側で可撓性膜３Ａ，３Ｂの移動はあるが、外周縁側では移動が完全に阻止されている。
【００６２】
また、前記実施形態では、図３に示すように、可撓性膜３Ａ，３Ｂの両側端部３Ｃを下押え金具８及び上押え金具９で河床面部４に固定し、可撓性膜３Ａと可撓性膜３Ｂとの間に空気を供給して可撓性膜堰Ａを起立させていたが、本発明はこれに限らず、密閉性が良ければ可撓性膜３Ｂの両側端部３Ｃを下押え金具８及び上押え金具９で河床面部４に固定し、河床面部４と可撓性膜３Ｂとの間に空気を供給して可撓性膜堰Ａを起立させても良い。
【００６３】
図２に示すように、可撓性膜３Ａ，３Ｂの両側端部３Ｃを各々別々の下押え金具８及び上押え金具９で河床面部４に固定したが、本発明はこれに限らず、図１８に示すように、可撓性膜３Ｂの両側端部３Ｃを重ね合わせて一つの下押え金具８及び上押え金具９で河床面部４に固定しても良い。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の取付金具は上記の構成としたので、大きな張力の作用する可撓性膜を損傷させずに確実に固定することができるという優れた効果を有する。
【００６５】
また、本発明の可撓性膜拡縮構造体は上記の構成としたので、可撓性膜に大きな引張力が作用しても、取付金具が可撓性膜を確実に固定できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可撓性膜堰の外観斜視図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】可撓性膜を挟持した上押え金具及び下押え金具の拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の実施形態（実施例）に係る上押え金具の寸法図であり、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る下押え金具の寸法図である。
【図５】試験を行った際の可撓性膜を挟持した実施例の取付金具の断面図である。
【図６】本発明の実施例に係る取付金具によって挟持された可撓性膜の移動量を測定する測定点を示す説明図である。
【図７】試験を行った際の可撓性膜を挟持した従来の取付金具の断面図である。
【図８】実施例の取付金具によって挟持された可撓性膜に作用する張力を変化させたときの各測定点における距離の変化を示すグラフである。
【図９】実施例の取付金具によって挟持された可撓性膜に作用する張力を変化させたときの各測定点における移動量を示すグラフである。
【図１０】他の実施形態に係る取付金具の断面図である。
【図１１】更に他の実施形態に係る取付金具の断面図である。
【図１２】更に他の実施形態に係る取付金具の断面図である。
【図１３】他の実施形態に係る取付金具で挟持された可撓性膜に張力を作用させたときの移動量を示すグラフである。
【図１４】可撓性膜を挟持した従来の取付金具の断面図である。
【図１５】可撓性膜を挟持した従来の他の取付金具の断面図である。
【図１６】可撓性膜を挟持した従来の他の取付金具の断面図である。
【図１７】従来の上押え金具及び下押え金具の寸法図である。
【図１８】可撓性膜の他の固定方法を示す可撓性膜堰の断面図である。
【符号の説明】
Ａ      可撓性膜堰（可撓性膜拡縮構造体）
１      ベース（構造物）
３Ａ    可撓性膜
３Ｂ    可撓性膜
８      下押え金具（第１の金具，取付金具）
９      上押え金具（第２の金具，取付金具）
１０    アンカーボルト（固定手段）
１２    ナット（固定手段）
１４    凸部
１６    凹部
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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