(57)【要約】【課題】  地盤に安定して支持され、ひいては柱を安定して支持できる直接基礎を提供する。【解決手段】    直接基礎１０は、構造物の各柱１に対応して地盤に埋設され、中央において柱１の下端を支持し、構造物の重量を直接地盤に伝える。直接基礎１０は水平に広がる盤形状をなし、その下面１０ｃは正多角錐面または円錐面をなし、中央に向かって連続的に下方に進むような傾斜面をなしている。この傾斜角度は水平面に対して１０〜３０°の範囲で設定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の各柱に対応して地盤に埋設され、中央において柱の下端を支持し、構造物の重量を直接地盤に伝える直接基礎において、
水平に広がる盤形状をなし、下面の全周にわたる主領域または全領域が、中央に向かって連続的に下方に進むような傾斜面をなしていることを特徴とする直接基礎。
【請求項２】
上記下面の傾斜角度が水平面に対して１０〜３０°の範囲で設定されていることを特徴とする請求項２に記載の直接基礎。
【請求項３】
上記下面が多角錐面または円錐面をなすことを特徴とする請求項２に記載の直接基礎。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の直接基礎と、この直接基礎の上面中央に突出して設けられた柱支持手段とを備え、この柱支持手段が上記柱の下端を支持することを特徴とする直接基礎構造。
【請求項５】
上記柱支持手段が下部構成としてベース部材を有し、
上記直接基礎にはアンカーボルトが埋設され、このアンカーボルトが上記直接基礎の上面から垂直に突出して上記柱支持手段のベース部材を貫通し、このアンカーボルトの上端部に螺合されたナットにより、上記ベース部材が上記直接基礎に固定されることを特徴とする請求項４に記載の直接基礎構造。
【請求項６】
上記直接基礎は、上部が開口した外殻と、この外殻内に充填されるコンクリートとを備え、上記外殻が、底壁と、この底壁の周縁から立ち上がる周壁と、底壁の中央から上方に突出し周壁より低い支柱とを有し、
上記柱支持手段が下部構成としてベース部材を有し、このベース部材が上記外殻の支柱上に設置されるとともに、上記充填コンクリートに埋め込まれて固定されることを特徴とする請求項４に記載の直接基礎構造。
【請求項７】
上記外殻は、外殻の中心を通り等しい角度間隔をなす複数の垂直の分割面で分割された同一形状の複数の分割体を有しており、隣接する分割体が互いに連結されることを特徴とする請求項６に記載の直接基礎構造。
【請求項８】
上記柱支持手段が高さ調節手段を有することを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の直接基礎構造。
【請求項９】
上記柱支持手段が、上記柱を上記直接基礎に対して回転モーメントの伝達可能に連結することを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の直接基礎構造。
【請求項１０】
上記柱支持手段がヒンジ支承手段を有し、このヒンジ支承手段が、上記柱側と直接基礎側の何れか一方に設けられた球面部と、他方に設けられて上記球面部を受ける球面受座とを含むことを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の直接基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の重量を直接地盤に伝える直接基礎およびこの直接基礎を含む直接基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的良好な地盤に設置される構造物の基礎として、構造物の重量を直接地盤に伝える直接基礎が知られている。特許文献１に記載されている直接基礎は、構造物の柱毎に地盤に埋設され、その中央において柱の下端部を支持するようになっている。この直接基礎の下面は水平で平坦である。
【特許文献１】特許第３７００１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載された直接基礎では、下面が平坦で水平をなしているので、地盤からの反力は水平方向の成分を含まず、安定性が低かった。また、重心と浮心（浮力の中心）が一致しているので、この点からも安定性が低かった。特許文献１の直接基礎で安定性を確保しようとすると、直接基礎の大型化を招くことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、構造物の各柱に対応して地盤に埋設され、中央において柱の下端を支持し、構造物の重量を直接地盤に伝える直接基礎において、水平に広がる盤形状をなし、下面の全周にわたる主領域または全領域が、中央に向かって連続的に下方に進むような傾斜面をなしていることを特徴とする。
【０００５】
上記構成によれば、直接基礎の下面が全周にわたって傾斜しているので、直接基礎は、全方向から中央に向かう地盤の反力成分を受け、これにより、地盤に安定して支持される。また、浮心が重心の真上に離れて位置しているため、傾いた時に復元力が働き、この点からも直接基礎を安定して支持できる。
【０００６】
好ましくは、上記下面の傾斜角度が水平面に対して１０〜３０°の範囲で設定される。
１０°未満であると直接基礎の自立安定性の効果が十分得られず、３０°を超えると直接基礎の縦寸法が大となり、地盤への埋設作業が煩雑となる。
【０００７】
好ましくは、上記下面が多角錐面または円錐面をなす。この構成によれば、下面での地盤反力の水平成分を縦座標軸上で一定にすることができる。
【０００８】
さらに、本発明の他の態様は、上記直接基礎と、直接基礎の上面中央に突出して設けられた柱支持手段とを備え、この柱支持手段が上記柱の下端を支持することを特徴とする。
この構成によれば、柱を直接基礎に埋め込まずに済み、現場において柱を直接基礎に支持する作業を楽にすることができる。
【０００９】
好ましくは、上記柱支持手段が下部構成としてベース部材を有し、上記直接基礎にはアンカーボルトが埋設され、このアンカーボルトが上記直接基礎の上面から垂直に突出して上記柱支持手段のベース部材を貫通し、このアンカーボルトの上端部に螺合されたナットにより、上記ベース部材が上記直接基礎に固定される。
この構成によれば、柱支持手段のベース部材の固定を簡単に行うことができる。
【００１０】
好ましくは、上記直接基礎は、上部が開口した外殻と、この外殻内に充填されるコンクリートとを備え、上記外殻が、底壁と、この底壁の周縁から立ち上がる周壁と、底壁の中央から上方に突出し周壁より低い支柱とを有し、上記柱支持手段が下部構成としてベース部材を有し、このベース部材が上記外殻の支柱上に設置されるとともに、上記充填コンクリートに埋め込まれて固定される。
この構成によれば、外殻を現場まで運び現場でコンクリートを充填して直接基礎を製造することが可能になり、現場までの運搬及び据付け作業の負担を軽減することができる。また、柱支持手段のベース部材をコンクリートに埋め込むことにより強固に固定することができる。
【００１１】
好ましくは、上記外殻は、外殻の中心を通り等しい角度間隔をなす複数の垂直の分割面で分割された同一形状の複数の分割体を有しており、隣接する分割体が互いに連結される。
この構成によれば、外殻を分割するので現場への運搬の負担をより一層軽減することができる。
【００１２】
好ましくは、上記柱支持手段が高さ調節手段を有する。これによれば構造物の不同沈下が生じた時に、柱の高さを調整することにより不同沈下分を解消できる。
【００１３】
好ましくは、上記柱支持手段が、上記柱を上記直接基礎に対して回転モーメントの伝達可能に連結する。
これによれば、上記直接基礎の傾斜した下面に働く地盤反力が回転モーメントの抵抗として有効に働く。
【００１４】
好ましくは、上記柱支持手段がヒンジ支承手段を有し、このヒンジ支承手段が、上記柱側と直接基礎側の何れか一方に設けられた球面部と、他方に設けられて上記球面部を受ける球面受座とを含む。
上記構成によれば、柱の基部に大きな曲げ応力が働くのを抑制できる。また、傾斜地盤では直接基礎の下側の面に作用する地盤反力が横滑りに対する抵抗となるので、傾斜地盤に構造物を構築することも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、直接基礎を地盤に安定して設置でき、ひいては構造物を安定して支持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図５を参照しながら説明する。図１には例えば駐車場設備等の構造物の柱１と、柱１を支持する直接基礎構造２とが示されている。柱１は例えば横断面正方形で中空をなしている。柱１の下端には水平をなすエンドプレート１ａが固定されている。
【００１７】
上記直接基礎構造２は、コンクリート製の直接基礎１０（以下、単に基礎と称す）と、この基礎１０の上面中央に固定された柱支持手段２０とを備えている。
【００１８】
上記基礎１０は、水平に広がる盤形状をなしており、平面形状が正方形（正多角形）の扁平な平盤部１１と、この平盤部１１の下側に一体に形成された低い四角錐部１２とを有している。
基礎１０の平面形状は、柱１の断面形状の１０倍程度（８〜１２倍）の寸法を有している。例えば、柱１の１辺が３０ｍｍの場合、基礎１０の１辺は３．５ｍである。
【００１９】
上記基礎１０は、水平をなす上面１０ａ（すなわち平盤部１１の上面）と、垂直をなす周面１０ｂ（すなわち上記平盤部１１の側面）と、下面１０ｃ（すなわち四角錐部１２の下面）を有している。下面１０ｃは四角錐面をなし、同一傾斜角度をなす４つの平坦な傾斜面を有している。換言すれば、下面１０ｃは、４方向から中央に向かって連続的に下方に進むように傾斜している。
【００２０】
下面１０ｃの水平面（基礎１０の軸芯と直交する平面）に対する傾斜角度は１０〜３０°である。３０°を超えると縦寸法大となって地盤５への設置に手間がかかる。１０°未満では、後述の作用効果を十分に得られない。本実施形態では１５°である。
【００２１】
上記基礎１０には複数例えば４本のアンカーボルト１５が埋め込まれている。このアンカーボルト１５の上端部は基礎１０の上面１０ａから垂直に突出している。
【００２２】
図３に最も良く示すように、上記柱支持手段２０は、ベース部材２１と、ねじ棒２２（雄ねじ部）と、ナット２３とを有している。このねじ棒２２とナット２３は高さ調整手段を構成する。
【００２３】
上記ベース部材２１は、平板部２１ａと、この平板部２１ａの中央に形成された支持凸部２１ｂとを有している。本実施形態では、このベース部材２１の平板部２１ａは、無収縮モルタル２５（高さ調整部材）を介して、基礎１０の上面１０ａに載っている。
上記基礎１０のアンカーボルト１５の上端部が、上記ベース部材２１の平板部２１ａを貫通しており、このアンカーボルト１５の上端部に螺合するナット１６で締め付けることにより、ベース部材２１が基礎１０に固定されている。
【００２４】
上記ベース部材２１の基礎１０への固定状態で、ベース部材２１の支持凸部２１ｂは、基礎１０の上面１０ａの中央に位置している。
上記支持凸部２１ｂの中央には円形の凹部２１ｘが形成されており、この凹部２１ｘに上記ねじ棒２２の下端部が圧入固定されている。これにより、ねじ棒２２が基礎１０の上面１０ａ中央において、垂直に突出している。
なお、他の態様として、凹部２１ｘの内周面に雌ねじを形成し、この雌ねじに上記ねじ棒２２の下端部をねじ込むようにしてもよい。また、凹部２１ｘにねじ棒２２の下端部を単に挿入するだけでもよい。
【００２５】
上記高さ調整用ナット２３は上記ねじ棒２２に螺合されている。このナット２３の上面には連結板２３ａが溶接等により固定されており、ナット２３の一部となっている。
上記柱１のエンドプレート１ａとナット２３の連結板２３ａは、両者を貫通するボルト２６とナット２７により連結されている。
【００２６】
上記構成をなす直接基礎構造２の構築手順について簡単に説明する。
最初に図４に示すように地盤５に穴５ａを掘る。この穴５ａは、上記基礎１０とほぼ同形状であるが若干大きい。
次に、上記穴５ａに基礎１０を収容し、基礎１０の上面１０ａを地盤５の上面すなわち地面５ｂと同一高さにかつ水平に位置決めする。その後で、穴５ａと基礎１０との間に土砂を充填して埋め戻し、周知の機械により締め固める。
【００２７】
次に、基礎１０の上面１０ａに予め決められた厚さの無収縮モルタル２７を敷き均し、その後でねじ棒２２とナット２３を組み付けたベース部材２１をモルタル２７に載せ、ナット１６とアンカーボルト１５により、ベース部材２１を基礎１０に固定する。
次に、ナット２３のねじ棒２２に対する螺合高さを予め決められた高さに調節する。
【００２８】
上記のようにして所定位置に複数の直接基礎構造２を構築した後、例えば構造物のユニットをクレーン等で吊り下げ、その柱１の下端開口に直接基礎構造２のねじ棒２２を挿入し、柱１のエンドプレート１ａをナット２３の連結板２３ａに載せ、両者をボルト２６とナット２７で連結する。
このようにして、柱１の下端が柱支持手段２０を介して基礎１０の中央に連結される。
【００２９】
上記柱１は、上記モルタル２５の厚さ、上記ナット２３のねじ棒２２に対する高さ（ベース部材２１に対する高さ）を適宜組み合わせて、所望の高さにすることができる。なお、モルタル２５は省いてもよい。
【００３０】
次に、上記直接基礎構造２の作用について、図４、図５を参照しながら説明する。
図４に示すように、基礎１０は柱１を介して構造物の重量を地盤５に伝える。この際、基礎１０は地盤５の反力Ｆを受ける。この反力Ｆは、基礎１０の下面１０ｃに対して垂直に働くが、この下面１０ｃが傾斜しているので、この反力Ｆは、柱１からの構造物の荷重を受け持つ垂直成分Ｆｖの他に、水平成分Ｆｈを含んでいる。
【００３１】
上記水平成分Ｆｈは４方向から基礎１０の中心に向かって等しく働いているので、基礎１０を安定させる効果を得、ひいては柱１を安定して支持できる。
また、浮心が重心の真上に離れて位置しているため、基礎１０が傾いた時に復元力が働き、この点からも基礎１０を安定して支持できる。
【００３２】
基礎１０は下側が四角錐部１２となっているので、同一重量の従来の直接基礎に比べて水平方向から見た投影面積を大きくすることができる。そのため、地震の時に上記基礎１０に柱１を介して横方向の力が作用した時には、地盤５から十分に大きな反力を得ることができる。その結果、上記横方向の力に対抗して基礎１０を所定位置に安定して維持でき、ひいては柱１を安定して支持できる。
【００３３】
図５に誇張して示すように、柱１に横方向の力が作用した時には、基礎１０には回転モーメントも作用する。例えば柱１に矢印で示すような左方向の力が作用した場合に、基礎１０は反時計回り方向の回転モーメントを受ける。この際、基礎１０の回転支点は中央またはその近傍にあり、基礎１０の下面１０ｃの左側の領域で地盤５からの反力Ｆを受け、上記回転モーメントに対抗することができる。そのため、上記柱１をより一層安定して支持できる。
参考までに、従来の基礎では、その下面が水平で平坦であるため、上記のような回転モーメントを受けた時に、基礎の回動支点が基礎の下面の左側縁またはその近傍になってしまい、下面からの地盤反力が生じず、上記回転モーメントに十分に対抗できない。
【００３４】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。これら実施形態において先行して説明する実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
図６に示す本発明の第２実施形態では、基礎１０は平面形状が正八角形をなす平盤部１１と８角錐部１２とを有し、その下面１０ｃが八角錐面をなしている。
図７に示す本発明の第３実施形態では、基礎１０は平面形状が円形をなす平盤部１１と円錐部１２とを有し、その下面１０ｃが円錐面をなしている。
【００３５】
次に、本発明の第４実施形態について、図８〜図１１を参照しながら説明する。図８に示すように、本実施形態の基礎１０は、平面形状が四角形をなし、上部が開口した外殻５０と、この外殻５０内に充填されるコンクリート６０とを備えている。本実施形態では外殻５０はコンクリート製であるが、鉄であってもよい。外殻５０が鉄の場合でも、コンクリート６０を充填して構成するので、コンクリート製の範疇に入る。
【００３６】
上記外殻５０は、底壁５１と、この底壁５１の周縁から垂直に立ち上がる周壁５２と、底壁５１の中央から上方に突出する支柱５３とを有している。支柱５３は周壁５２より低い。
上記外殻５０の下面１０ｃは第１実施形態と同様に四角錐面をなしている。
【００３７】
図９〜図１１に示すように、上記外殻５０は、外殻５０の中心を通り等しい角度間隔をなす４つ（複数）の垂直の分割面で分割されている。４つの分割体５０ｘは同一形状をなしている。本実施形態では分割面が正方形の対角線と一致するので、分割体５０ｘの平面形状は直角３角形となっている。
【００３８】
各分割体５０ｘは、３角形の底壁部分５１ｘと、この底壁部分５１ｘの長辺から立ち上がる周壁部分５２ｘと、この長辺と対峙する頂角に位置する支柱部分５３ｘとを有している。４つの分割体５０ｘが合わさった状態で、４つの底壁部分５１ｘにより上記底壁５１が構成され、４つの周壁部分５２ｘにより上記周壁５２が構成され、４つの支柱部分５３ｘにより上記支柱５３が構成される。
【００３９】
さらに各分割体５０ｘの内側（コンクリート６０が充填される側）には、互いに等しい２辺すなわち両側縁に沿ってリブ５５ｘが形成されている。本実施形態では、このリブ５５ｘは、底壁部分５１ｘのみならず、周壁部分５２ｘ、支柱部分５３ｘにも連続して形成されている。
隣接する分割体５０ｘのリブ５５ｘ同士が、複数個所においてボルト５６とナット５７によって連結される。
【００４０】
図８に戻って説明すると、柱支持手段２０のベース部材２１Ａは、外殻５０の支柱５３に高さ調整用の無収縮モルタル６５（高さ調整部材）を介して載せられている。また、ベース部材２１Ａの外周面にはアンカー材２９が下方に延びるようにして溶接等により固定されている。
【００４１】
上記のようにベース部材２１Ａを外殻５０にセットした状態で、上記コンクリート６０を打設する。これにより、ベース部材２１Ａはコンクリート６０に埋め込まれて固定される。アンカー材２９はベース部材２１Ａとコンクリート６０との付着強度を高める。
【００４２】
本実施形態では、ねじ棒２２とベース部材２１Ａとが剛接合されておらず、ヒンジ支承手段７０を介して連結されている。このヒンジ支承手段７０は、ねじ棒２２の下端に固定された球面部７１と、ベース部材２１Ａの上面に形成された球面座７２とで構成されている。
【００４３】
ベース部材２１Ａの上面において球面座７２の周縁部には、脱落防止リング７５が固定されており、このリング７５により球面部７１のベース部材２１Ａからの脱落が防止され、ひいては柱１の脱落が防止される。
なお、図８において符号２３’は高さ調整用ナット２３の緩みを防止するためのロックナットである。
【００４４】
本実施形態では、外殻５０の分割体５０ｘを現場まで運び、地盤に穴を掘った後で分割体５０ｘを穴に収容し、その後で分割体５０ｘ同士を連結し、次にコンクリート６０を打設する。そのため、現場への運搬が楽であり、基礎１０が大型した場合に特に有効である。
【００４５】
また本実施形態では、ヒンジ支承手段７０により柱１は基礎１０に対して相対的に回動可能である。そのため地盤変動等で基礎１０が水平方向に変位した時に、柱１の基部に大きな曲げ応力が作用しない。
【００４６】
さらに本実施形態では、ヒンジ支障手段７０の特性を利用して図１２に示すように、傾斜地盤５’に簡単に設置することができる。この場合、基礎１０の下側の面に作用する地盤反力Fが横滑りに対する抵抗となる。
【００４７】
図１３に示す第５実施形態では、基礎１０の外殻５０の平面形状が正８角形をなし、これを４分割することにより構成されている。外殻５０の下面は８角錐面となっている。
図１４に示す第６実施形態では、基礎１０の外殻５０の平面形状が円形をなし、これを４分割することにより構成されている。外殻５０の下面は円錐面となっている。
【００４８】
上記第４〜第６実施形態において、外殻５０は４分割に限らず、分割体が同一形状をなすことを条件に分割数には限定されない。
また、外殻５０は分割せずに一体であってもよい。この場合でもコンクリート６０を現場で打設することができるので、運搬が楽になる。
【００４９】
上記全ての実施形態において、図１５に示すように、基礎１０の下面１０ｃを、その中央部が水平面で切断された形状（裁頭錐形ないしは錐台形）にしてもよい。この場合でも全周にわたる主領域が錐面をなしている。
また、図１６に示すように、基礎１０の下面１０ｃを曲率半径の大きな球面としてもよい。
さらに、基礎１０の下面１０ｃを凹曲面にしてもよい。また、基礎１０の平面形状を長方形（多角形）にし、その下面１０ｃを四角錐面（多角錐面）としてもよい。
【００５０】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用可能である。例えば、第１〜第３実施形態でもヒンジ支承手段を設けてもよい。第１〜第４実施形態でヒンジ支承手段を省いてもよい。
【００５１】
全実施形態で、高さ調整手段を省いてもよい。
また、柱支持手段を装備せずに、コンクリート基礎に柱の下端部を埋め込んで固定してもよい。
【００５２】
上記実施形態と同様に基礎の上面と地面とを同一高さにして、アスファルトで覆ってもよい。また、基礎を地面より低く埋設してもよい。
【００５３】
本発明は、新規に構造物を構築する場合のみならず、既存の構造物の基礎を取り替える場合または無基礎構造物（載置式構造物）に基礎を後付けする場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態をなす直接基礎構造と柱を分解して示す側面図である。
【図２】同直接基礎構造を柱支持状態で示す平面図である。
【図３】同直接基礎構造を柱支持状態で示す要部拡大断面図である。
【図４】同直接基礎構造の平常時の作用を説明する側面図である。
【図５】同直接基礎構造の地震時の作用を説明する側面図である。
【図６】本発明の第２実施形態をなす直接基礎構造の平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態をなす直接基礎構造の平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態をなす直接基礎構造を柱支持状態で示す要部拡大側面図である。
【図９】同第４実施形態の直接基礎構造における基礎外殻の平面図である。
【図１０】同第４実施形態の基礎外殻の底面図である。
【図１１】図９におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１２】同第４実施形態の直接基礎構造を傾斜地盤に設置した状態を示す側面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態をなす直接基礎構造における基礎外殻の平面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態をなす直接基礎構造における基礎外殻の平面図である。
【図１５】直接基礎の下面形状の変形例を示す側面図である。
【図１６】直接基礎の下面形状の他の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  柱
２  直接基礎構造
１０  直接基礎
１０ａ  上面
１０ｃ  下面
２０  柱支持手段
２１，２１Ａ  ベース部材
２２  ねじ棒（高さ調整手段）
２３  ナット（高さ調整手段）
５０  外殻
５１  底壁
５２  周壁
５３  支柱
６０  充填コンクリート
５０ｘ  分割体
５１ｘ  底壁部分
５２ｘ  周壁部分
５３ｘ  支柱部分
７０  ヒンジ支承手段
７１  球面部
７２  球面受座
【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】
2009281002.tif 000013
【図１２】
2009281002.tif 000014
【図１３】
2009281002.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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