(57)【要約】【課題】 細長い鋼製平板を素材として、その長手方向の適所において、角パイプの内周面のコーナーに対応するように、折り曲げ形成して裏当金を得るに当り、この裏当金を溶接して固定しようとする角パイプに応じ、その内周面のコーナーのアールや対辺寸法に合致させやすく、しかも、容易に折り曲げ形成できるようにする。【解決手段】  折り曲げ形成されて、角パイプの内周面のコーナーに対応するコーナー予定位置Ｐを起点とする長手方向における先後の一定範囲Ｈ１にわたり、平鋼からなる裏当金形成用部材１０１の一方の主面１１０ａで、その幅方向に横断する形の溝１２１を、複数、間隔をおいて形成した。この溝１２１があるため、折り曲げも容易となり、曲げ形成されたコーナーにおける外アールの大きさの調節も容易となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角パイプの端部の内周面にその周方向に沿って配置されて固定され、該角パイプの端部と相手部材とを突き合せ溶接する際に使用される裏当金を形成するための裏当金形成用部材であって、
細長い鋼製平板を素材として、その長手方向の適所において、角パイプの内周面のコーナーに対応するように、該鋼製平板の主面を略直角に折り曲げ形成することで裏当金とされる裏当金形成用部材において、
折り曲げ形成されて角パイプの内周面のコーナーに対応するコーナー予定位置を起点とする長手方向における先後の一定範囲にわたり、前記鋼製平板の一方の主面において、該鋼製平板の幅方向に横断する形の溝を、複数、間隔をおいて形成してなることを特徴とする裏当金形成用部材。
【請求項２】
前記溝は、奥が幅狭で前記主面側が幅広をなしていることを特徴とする、請求項１に記載の裏当金形成用部材。
【請求項３】
前記間隔が等間隔であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の裏当金形成用部材。
【請求項４】
前記鋼製平板の板厚をＴとしたとき、前記溝は、その深さＤが、０．７５Ｔ〜０．９５Ｔの範囲にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の裏当金形成用部材。
【請求項５】
前記溝は、その溝断面における開き角θが、１０度〜６０度のＶ字断面であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の裏当金形成用部材。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の裏当金形成用部材を、前記コーナー予定位置を基準として、前記溝における前記主面側の開口が閉じる方に折り曲げ形成してなることを特徴とする裏当金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角パイプの端部と相手部材（角パイプを含む）とを突合せ溶接する際に使用される裏当金を折り曲げ形成することにより製造（形成）するための裏当金形成用部材、及びこれを折り曲げ形成してなる裏当金に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、建造物の支柱等に用いられる鋼製の角パイプ（コラム又は角形鋼管）同士を、その端部を突き合せ溶接して連結する際には、細長い鋼製平板（平鋼又はフラットバーともいわれる）を折り曲げ形成してなる裏当金が使用される。すなわち、その連結に際しては、この裏当金を、一方の角パイプの端部における内側に対し、少くとも、平板（平鋼）における側端部の一部をその端部から突出させた状態で固定しておき、その突出部分を溶接する他方（相手側）の角パイプの端部内に嵌合するようにして、両角パイプの端部同士を正規位置で突き合わせる。そして、その突合せ状態の下で、角パイプの端部同士の溶接が行われる。裏当金は、この溶接において発生する溶融金属が角パイプ内に流れ込むのを防止すると共に、溶接が角パイプの周方向に沿って所望とする状態でなされるようにするためのものである。
【０００３】
ところで、この種の裏当金を角パイプの一端部に固定するには、例えば、角パイプを連結するための工場において次のような工程を経て、その固定が行われていた。すなわち、図８に示したように、角パイプ３０１のサイズ、形状に応じて事前に折り曲げ形成されてなる所定のサイズの裏当金２０１を、角パイプ３０１の一端部３０３内に、裏当金２０１の幅方向（曲げ形成する前の平板の幅方向）における半分程度が、その端部３０３から外方に突出する形で嵌め込み、図示しないバイスなどの固定手段でその端部において挟み付けて固定（仮固定）する。そして、この固定状態の下で、図９に示したように、角パイプ３０１内においてその端部３０３寄りの内面３０５と裏当金２０１の側端面２０３との隅角（内側のコーナー）に対し、角パイプ３０１の内周に沿って溶接する。こうすることで、一方の角パイプ３０１に対し裏当金２０１を固定し、その突出部分に溶接する他方の角パイプ３０１´の端部を嵌合して溶接するというものである。
【０００４】
この種の裏当金は、従来、横断面が長方形をなす平鋼（フラットバー）等の細長い鋼製平板を、角パイプの内周面に沿う形に、その内周面のコーナーに対応する位置で直角に折り曲げ形成したものが使用されていた。具体的には、図８に示したように、角パイプ３０１の内周面に沿う形に、角パイプより一回り小さい四角（通常、正方形）の枠形状に曲げ形成したもの（特許文献１）や、角パイプの内周面の１つのコーナーに対応するようにＬ字形に曲げ形成したもの（特許文献２）、さらには、２つのコーナーに対応するようにコ字形に折り曲げ形成したもの等が知られている。因みに、Ｌ字形のものは、図８の上の裏当金２０１において、２点鎖線で切断したようなものとなり、したがって、これを４つ用いて四角の枠形状をなすことになる。また、コ字形のものではこれを２つ合わせることで四角の枠形状をなすことになる。
【特許文献１】特開平１１−１５１５０２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１３５５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、角パイプの内周面のコーナーに付与されているアール（角パイプをその軸線方向に沿って見たときのコーナーの半径）は、角パイプのサイズに応じて基準寸法が設定されているが、メーカーごと、或いは角パイプのサイズごとで異なる。また、裏当金はそれ自体の製造メーカーにおいて曲げ加工により製造されるが、製造上の誤差は避けられず、裏当金自体のコーナーのアールの大きさにもバラツキがある。このため、曲げ形成されて製造された裏当金を、所定の角パイプの端部内に内嵌し、それをバイスなどの固定手段で固定するとしても、角パイプの内周面と、裏当金における外周面との各コーナーにおけるアールの寸法誤差により、角パイプの内周面に接する裏当金との間には隙間が発生しがちであった。例えば、角パイプの内周面の対辺寸法と、裏当金の外周面の対辺寸法が同じであるとしても、図９に示したように、角パイプ３０１の内周面３０５のコーナーのアール（以下、内アールともいう）をＲａとし、裏当金２０１のコーナーの外周面のアール（以下、外アールともいう）をＲｂとしたとき、Ｒａ＜Ｒｂの寸法関係にあるとすると、角パイプ３０１のコーナーの内周面と、裏当金２０１のコーナーの外周面との間には、同図に示したように、角パイプ３０１を軸線方向から見たとき、隙間Ｇが発生する。
【０００６】
このような隙間Ｇがある程度以上の大きさであると、角パイプ同士を突き合せて溶接する際には、発生する溶融金属がその隙間Ｇに流れ込むことになり、裏当金が正しく機能しない。すなわち、このような場合には、そのコーナーにおいて、溶融金属がその隙間Ｇに流れ込むことから、溶接が所望とする状態でできないなどの溶接不良を招いてしまう。したがって、この溶接前には、角パイプのコーナーの内周面と、裏当金のコーナーの外周面との間に隙間が生じないように、裏当金をハンマで打撃するなどの作業を要する。
【０００７】
こうしたことから本来、裏当金は、角パイプの内周面の対辺寸法及びコーナーのアール寸法を実測して、その内周面に合致するように工場（ないし加工現場）において、それを折り曲げ形成するのが好ましい。しかし、工場において裏当金を折り曲げ形成するとしても、その素材である平鋼は、例えば、厚みが９ｍｍで、幅が２５ｍｍもある鋼材であることから、その曲げ加工には専用の加工装置が必要となる。また、折り曲げ形成して裏当金を得ることができるとしても、そのアールの大きさを微妙に調節し、角パイプに合致するアール寸法を得ることは極めて困難である。したがって、従来は、事前に、折り曲げ形成されて製造されてなる裏当金を、角パイプの加工者において購入し、要すれば、それに適宜の変形等の修正ないし加工を加えて、角パイプに固定せざるを得ないというのが実情であった。
【０００８】
本発明は、こうした問題点に鑑みて案出したものであって、その目的とするところは、裏当金を溶接して固定しようとする角パイプに応じて、その内周面のコーナーのアール寸法や対辺寸法に合致する、所望とする形状、寸法に容易に折り曲げ形成できる、裏当金形成用部材（素材）、及び、それにて折り曲げ形成された裏当金を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、角パイプの端部の内周面にその周方向に沿って配置されて固定され、該角パイプの端部と相手部材とを突き合せ溶接する際に使用される裏当金を形成するための裏当金形成用部材であって、
細長い鋼製平板を素材として、その長手方向の適所において、角パイプの内周面のコーナーに対応するように、該鋼製平板の主面を略直角に折り曲げ形成することで裏当金とされる裏当金形成用部材において、
折り曲げ形成されて角パイプの内周面のコーナーに対応するコーナー予定位置を起点とする長手方向における先後の一定範囲にわたり、前記鋼製平板の一方の主面において、該鋼製平板の幅方向に横断する形の溝を、複数、間隔をおいて形成してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、前記溝は、奥が幅狭で前記主面側が幅広をなしていることを特徴とする、請求項１に記載の裏当金形成用部材である。そして、請求項３に記載の本発明は、前記間隔が等間隔であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の裏当金形成用部材である。
【００１１】
また、請求項４に記載の本発明は、前記鋼製平板の板厚をＴとしたとき、前記溝は、その深さＤが、０．７５Ｔ〜０．９５Ｔの範囲にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の裏当金形成用部材である。さらに、請求項５に記載の本発明は、前記溝は、その溝断面における開き角θが、１０度〜６０度のＶ字断面であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の裏当金形成用部材である。
【００１２】
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の裏当金形成用部材を、前記コーナー予定位置を基準として、前記溝における前記主面側の開口が閉じる方に折り曲げ形成してなることを特徴とする裏当金である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の裏当金形成用部材は、上記のように鋼製平板（以下、平鋼ともいう）の主面に、複数の溝が形成されている。このため、このような溝が形成されていない鋼製平板を素材として用い、コーナー予定位置において折り曲げ形成して裏当金とする場合に比べると、その複数の溝における応力集中を利用してコーナー予定位置において容易に折り曲げ形成することができる。加えて、コーナー予定位置を基準として前記溝における前記主面側の開口が閉じる方に折り曲げ形成することで、形成されたそのコーナーに簡易に所望とするアールを有する裏当金を得ることができる。すなわち、本発明の裏当金形成用部材によれば、裏当金として折り曲げ形成する際においても、複数の溝があることから、そのコーナーの外周面のアール（外アール）の大きさを、固定対象とされる角パイプの内周面のコーナーのアール（内アール）に応じて調節しやすい。したがって、裏当金として事前に折り曲げ形成して供給するとしても、或いは、折り曲げ形成することなく裏当金形成用部材として供給し、加工者において裏当金として折り曲げ形成するとしても、そのコーナーの外周面との角パイプの内周面のコーナーとにおける隙間を、簡易に小さくできる。この結果、このような裏当金を角パイプの内周面に溶接して固定した後、角パイプ同士を突合せ溶接する際においても、所望とする溶接を容易に実現できる。
【００１４】
なお、溝は、それがあることで応力集中が得られるため、平鋼を容易に折り曲げ形成できるものである。したがって、格別の装置を要することもなく、作業者が自身の手の力ないし腕力で、簡易に曲げ形成でき、かつ、角パイプの内周面、及び、その内周面のコーナーのアールの寸法（大きさ）に応じて、その内周面に隙間なく沿って曲げ形成できるように、その溝の数、形状、さらには間隔等の諸条件を設定しておくのが好ましい。
【００１５】
ここにおいて溝の形状については、請求項２に記載したように、奥が幅狭で主面側（開口）が幅広をなしているものとすることで、曲げの自由度を高めることができるし、小さいアール（曲率半径）Ｒｂのコーナーを得ることができる。また、溝の間隔は請求項３に記載したように等間隔とするのが好ましい。
【００１６】
また、溝の深さも曲げ形成の容易性に大きく作用するが、請求項４に記載したように、鋼製平板（裏当金形成用部材）の板厚をＴとしたとき、前記溝は、その深さＤが、０．７５Ｔ〜０．９５Ｔの範囲にあるのが好ましい。裏当金の形成に一般的に用いられるサイズの平鋼（材質：ＳＳ４００）においては、その深さＤが、０．７５Ｔより小さくなると、急激に折り曲げ力を大きく要する一方、０．９５Ｔより大きくなると、溶接過程で破断を招くこともあるためである。なお、折り曲げ容易性と、曲げ半径の大きさの自由度からすると、請求項５に記載したように、前記溝は、その溝断面における開き角θが、１０度から６０度のＶ字断面とするのが好ましい。
【００１７】
上記したように、本発明の裏当金形成用部材においては、角パイプの内周面に隙間なく沿う形で容易に曲げ形成できるように、溝の諸条件を設定しておくことで、角パイプの加工（突合せ溶接）工場においても簡易に折り曲げ形成できる。したがって、そのような場合には、裏当金として事前に折り曲げ形成して供給する必要もない。事前に折り曲げ形成されて供給される従来の裏当金は、これが多数あると相当嵩張るものの、本発明の裏当金形成用部材は細長い板状部材に過ぎない。このため、輸送や保管等において必要なスペースの低減ないし縮小が図られる。因みに、裏当金形成用部材は、角パイプとの溶接が可能な材料（素材）から選択して形成すればよいが、例えば、ＳＳ４００等の構造用鋼材からなるものとする場合には、溝に合致した金型を押付けるプレス成形や、切削又はこれらの組合せにより容易にその製造ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る裏当金形成用部材の第１の実施形態例について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。ただし、本形態においては、角パイプを端部側から見たとき、対向する２つの辺のそれぞれ中央において結んだ直線で２分割してなる「コ字形」をなすように折り曲げ形成されてなる裏当金を形成するための裏当金形成用部材として説明する。
【００１９】
すなわち、本形態の裏当金形成用部材１０１は、これを所定の角パイプ用に、折り曲げ形成して裏当金としたときにおいては、図３、図４に示したように、角パイプ３０１を端部３０３側から見たとき、対向する壁板部３１０のなす２つの辺のそれぞれ中央において結んだ直線で２分割してなる「コ字形」をなし、その２つのコーナー２２０が、角パイプ３０１の内周面３０５における隣り合う２つのコーナー３２０に対応して、その内周面３０５にその周方向に沿って配置されて溶接されるものである。このため、裏当金形成用部材１０１の全長Ｌ１は、基本的に、角パイプ３０１の内周面３０５に沿う展開長さの半分に設定されている。ただし、実際には、折り曲げ形成して「コ字形」の裏当金２１１としたときにおいて、それが２つ、角パイプ３０１内の内周面３０５に確実に配置されるように、折り曲げ形成等において発生する誤差を見込んで、角パイプ３０１の内周面３０５に沿う展開長さの半分より幾分短く設定されている。
【００２０】
本形態では、平鋼（本例では、厚みＴが９ｍｍで、幅が２５ｍｍ）の一方の主面１１０ａのうち、曲げ形成された際に、角パイプ３０１の内周面３０５のうち、隣接する２つのコーナー３２０に対応する位置をなす２つのコーナー予定位置Ｐ、Ｐを起点とし、この各Ｐ点から長手方向における先後（前後）の一定範囲Ｈ１の各領域にわたり、その主面１１０ａを平鋼の幅方向に横断する形で、複数（本例では１０）の溝１２１が、平鋼の長手方向に所定の間隔（本例では１０ｍｍの等間隔）で形成されている。ただし、この複数の溝１２１は、それぞれ一様断面の切欠き状の溝として裏当金形成用部材１０１の長手方向に対し垂直に延び、かつ、その溝１２１の端が裏当金形成用部材１０１の両側面（側端面）２０３に開口している。また、この溝１２１は、奥が２ｍｍの幅狭で、主面側が６ｍｍの幅広をなすＶ字断面とされ、その深さＤは、７．５ｍｍとされており、例えば、溝１２１断面における開き角θは、約３０度に設定されている。
【００２１】
しかして、このような裏当金形成用部材１０１は、長手方向におけるコーナー予定位置Ｐにおいて、溝１２１が形成されていない主面１１０ｂが裏当金２１１のコーナー２２０の外周面をなすように、図１中、２点鎖線で示したように、その主面１１０ｂを直角に折り曲げることで、図３に示したコ字形をなす裏当金２２１となる。この折り曲げに際しては、本形態では、コーナー２２０の内周面をなす主面１１０ａに上記したように複数の溝１２１が形成されているため、その切欠き効果により、このような溝１２１の形成されていない素材（平鋼）に比べると、極めて容易にその折り曲げ加工を行うことができる。
【００２２】
そして、この折り曲げの際には、図４に示したように、裏当金２１１をなすコーナー２２０における外周面のアール（外アール）Ｒｂが、角パイプ３０１のコーナー３２０における内周面３０５のアール（内アール）Ｒａの大きさに合うように、その外アールＲｂの大きさを調節する必要があるが、本形態では、上記した条件で溝１２１が複数形成されているため、それが容易にできる。すなわち、この裏当金２１１を対象となる角パイプ３０１の端部内に入り込み可能で、例えば平鋼における側端面２０３が、図８、図９において説明したのと同様に、端部３０３からその幅の半分程度突出するようにして、図４に示したように配置する。そして、図４において、例えば、裏当金２１１における２つのコーナー２２０の間において、角パイプ３０１の壁板部３１０にバイス（図示せず）で固定し、裏当金２１１における２つのコーナー２２０の外アールＲｂが角パイプ３０１の内アールＲａに密着し、他の部位も角パイプ３０１の内周面３０５に密着するように、主として裏当金２１１における２つのコーナー２２０のアールＲｂの大きさないし形を角パイプ３０１の内アールＲａにあわせるように修正ないし変形させればよい。
【００２３】
より具体的には、例えば、裏当金２１１における２つのコーナー２２０の外アールＲｂが角パイプ３０１の内アールＲａより若干大きくなるようにし、その状態の下で、角パイプ３０１の壁板部３１０にバイスで固定すると、その外アールと内アール間には隙間が生じることから、ハンマ等で適宜に、裏当金２１１における２つのコーナー２２０における内面を適宜に打撃する等して、その外アールＲｂが角パイプ３０１の内アールＲａに密着するように調節する。このとき、本形態の裏当金形成用部材１０１においては、上記したように、溝１２１が形成されていることから、その変形は、溝１２１のない従来の平鋼から折り曲げ形成したものに比べると、きわめて容易に行うことができる。また、要すれば、コーナー２２０間に位置する直線部位についても同様にして角パイプ３０１の内周面３０５に密着させる。かくして、この密着状態を確保して、この裏当金２１１を角パイプ３０１の端部内において溶接すれば、所望とする状態で裏当金２１１を角パイプ３０１に固定することができる。本形態では、コ字形を成す２つの裏当金２１１のそれぞれにおいて同様にすればよい。
【００２４】
さて次に、本発明の別形態の裏当金形成用部材１５１について、図５〜図７に基づいて説明する。ただし、このものは、角パイプ３０１の内周面３０５における１つのコーナー３２０に対応する位置をなす１つのコーナー予定位置Ｐを起点とする平鋼の長手方向における先後の一定範囲Ｈ２にわたり、上記したのと同じ溝１２１を形成してなるもので、同位置Ｐにおいて直角に折り曲げ形成してＬ字形の裏当金２５１となすものであるが、基本的には上記形態と異なる点はない。したがって、同一の部位には同一の符号を付し、その相違点のみ説明する。
【００２５】
すなわち、この裏当金形成用部材１５１は、角パイプ３０１を端部３０３側から見て、その内周面３０５に沿って、１つのコーナー３２０を挟む２つの壁板部３１０のなす辺の略中央相互間の展開長さを全長Ｌ２として有するもので、その長手方向の中央がコーナー予定位置Ｐとされる。しかして、この裏当金形成用部材１０１では、長手方向の中央において、図５中、２点鎖線で示したように、前記主面１１０ａ側において溝１２１の開口が閉じる方に折り曲げ形成することで、Ｌ字形の裏当金２５１となるものである。
【００２６】
そして、図７に示したように、これを４つ用い、そのコーナー２２０の外周面を、角パイプ３０１の一端部３０３内において、その各コーナー３２０にあてがうようにして配置し、上記したように、裏当金２５１のコーナー２２０の外周面における外アールＲｂが、角パイプ３０１の各コーナー３２０の内周面の内アールＲａに一致するように調節して固定するものである。すなわち、このものは、実質的に、前記形態（第一実施形態）の裏当金形成用部材１０１をその長さ方向の中央で切断してなるものと同様のものである。これより明らかであるが、本発明の裏当金形成用部材は第一実施形態におけるものを２つ連続してなるものとし、４箇所のコーナー予定位置において、それぞれ同様に折り曲げ形成してなる四角枠状（図８に示したような四角枠状）の裏当金とするものとしても具体化できる。
【００２７】
本発明の裏当金形成用部材は、上記した形態のものに限定されるものではなく、適宜に変更して具体化できる。上記においては、平鋼を、細長い鋼製平板（素材）の具体例としたが、素材としてはこれに限定されるものではない。平鋼とする場合も含め、使用する素材は、角パイプのサイズに応じて適宜の寸法のものを使用すればよい。また、溝の深さは、使用する平鋼のサイズ（幅や厚み）によって、作業者が手で折り曲げ形成できる程度において、適宜に、そして、溝の幅、数、或いは間隔は所望とするアールが得られやすいように、適宜に設定すればよい。そして、上記形態では、複数の溝相互間の間隔（ピッチ）は等間隔としたが、不等間隔としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の裏当金形成用部材の第１実施形態例を、平鋼の側端面側から見た図、及びその要部の拡大図。
【図２】本発明の裏当金形成用部材の第１実施形態例を、平鋼の溝を形成した主面側から見た図、及びその要部の拡大図。
【図３】図１、２の裏当金形成用部材を折り曲げ形成して裏当金としたものを側端面側から見た図、及びその要部の拡大図。
【図４】図３の裏当金を、角パイプの端部の内周面に配置した状態を同端部側から見た説明図。
【図５】本発明の裏当金形成用部材の別形態例を、平鋼の側端面側から見た図。
【図６】本発明の裏当金形成用部材の別形態例を、平鋼の溝を形成した主面側から見た図。
【図７】図５，６の裏当金形成用部材を折り曲げ形成して裏当金としたものを角パイプの端部の内周面に配置した状態を同端部側から見た説明図。
【図８】従来の裏当金（例）及びこれを角パイプの端部内に固定する説明用斜視図。
【図９】図８において裏当金を角パイプの端部内に固定する説明用の部分断面図。
【図１０】図８において裏当金を角パイプの端部内に固定し、これを端部側から見た図、及びその要部拡大図。
【符号の説明】
【００２９】
１０１，１５１  裏当金形成用部材
１１０ａ，１１０ｂ  平鋼の主面
１２１  溝
２０１、２５１  裏当金
２２０  裏当金のコーナー
３０１  角パイプ
３０３  角パイプの端部
３０５  角パイプの内周面
３２０  角パイプのコーナー
Ｐ  コーナー予定位置
Ｈ１、Ｈ２  コーナー予定位置を起点とする長手方向における先後の一定範囲
Ｔ  鋼製平板の板厚
Ｄ  溝の深さ
θ  溝の溝断面における開き角
【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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