(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガスと脱硝剤とを均一に混合でき、且つ固定床に導入される排ガスの流れに偏りが生じ難い脱硝効率が極めて高い脱硝装置を提供する。【解決手段】ボイラからの排ガスを流す流路を有する反応器ダクト６を有し、反応器ダクト内に、スクリーンプレート３および触媒固定床４を、排ガスの流れに沿ってこの順で有し、スクリーンプレートは、反応器ダクト内の入口側に設けられた複数のビームと複数のスクリーンプレートユニットとから成り、且つスクリーンプレートユニットがビームとビームとの間に嵌っているようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硝剤供給システム、およびボイラからの排ガスを流す流路を有する反応器ダクトを有し、
反応器ダクト内に、スクリーンプレートおよび触媒固定床を、排ガスの流れに沿ってこの順で有し、
スクリーンプレートは、反応器ダクト内の入口側に設けられた複数のビームと複数のスクリーンプレートユニットとから成り、且つスクリーンプレートユニットがビームとビームとの間に嵌っている、
脱硝装置。
【請求項２】
脱硝剤供給システム、ボイラからの排ガスを横方向に流す流路を有する入口ダクト、排ガスの流れを横方向から縦方向に変える流路を有する継手ダクト、および排ガスを縦方向に流す流路を有する反応器ダクトを有し、
反応器ダクト内に、スクリーンプレートおよび触媒固定床を、排ガスの流れに沿ってこの順で有し、
スクリーンプレートは、反応器ダクト内の入口側に設けられた複数のビームと複数のスクリーンプレートユニットとから成り、且つスクリーンプレートユニットがビームとビームとの間に嵌っている、
脱硝装置。
【請求項３】
スクリーンプレートユニットは、主面が相互に平行となるように所定の間隔をあけて配列した複数の矩形羽板部材、および各羽板部材の主面に直角になるように各羽板部材の長辺に接合されたクロス部材からなるスリット格子構造を成している、請求項１または２に記載の脱硝装置。
【請求項４】
スクリーンプレートユニットは、各羽板部材の主面に直角になるように各羽板部材の短辺に接合されたエンド部材をさらに有する、請求項３に記載の脱硝装置。
【請求項５】
エンド部材は断面がＬ字形状を成している、請求項４に記載の脱硝装置。
【請求項６】
スクリーンプレートユニットは、外縁の全部または一部に、鍔を有する、請求項１〜５のいずれかひとつに記載の脱硝装置。
【請求項７】
各ビームは、断面が四角形状、Ｈ字形状、またはＴ字若しくは逆Ｔ字形状を成している、請求項１〜６に記載の脱硝装置。
【請求項８】
各ビームは、広幅フランジと狭幅フランジとウェブとからなる変形Ｈ形鋼からなり、スクリーンプレートユニットが広幅フランジによって受け支えられている、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の脱硝装置。
【請求項９】
各ビームはそれに幅方向にフランジよりも長く突き出した受材が設置されていて、スクリーンプレートユニットが受材によって受け支えられている、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱硝装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼排ガスに含まれる窒素酸化物の除去に用いられる装置が種々提案されている。
例えば、特許文献１は、排ガスが流入する入口ダクトと排ガス浄化触媒を配置した触媒ダクトがベンド部で接続することにより構成され、かつ触媒ダクト入口の断面方向に高さＡの整流格子を配置した排ガス処理装置において、整流格子を支持するために整流格子上面と同一位置になるように配置した高さＢの整流格子外枠と、該整流格子外枠を支持するため、該整流格子と平行に設置された整流格子支持梁とを備え、前記高さＡが前記高さＢより小さく構成されていることを特徴とする整流装置を有する排ガス処理装置を開示している。
【０００３】
特許文献２は、排ガスが流動する排ガス通路と、前記排ガス通路に設置された整流兼脱硝触媒層と、前記排ガス通路の前記整流兼脱硝触媒層よりも排ガスの流れ方向下流側に配置された少なくとも１層の脱硝触媒層と、を有し、前記整流兼脱硝触媒層は、前記排ガスの流れ方向における長さが、前記脱硝触媒層よりも短いことを特徴とする脱硝設備を開示している。この整流兼脱硝触媒層は、板状触媒と、板状触媒を垂直煙道部に固定する支持機構とを有すると、特許文献２は述べている。
【０００４】
特許文献３は、脱硝装置において触媒層の上流側にガス流れ方向に複数個の金網を設けてなることを特徴とする触媒摩耗防止装置を開示している。該装置では、金網取付用支持山形鋼を排ガスダクトに設置し、その上に金網を載置している。金網を排ガスが通過するとき、偏流、渦流等を整流するようである。
【０００５】
特許文献４は、上下方向に多数のガスの通路を有する柱状の触媒を、ボイラ排ガスダクト内に設けた所要数のパッケージボックス内に、相互の側部を隣接せしめて一体に充填してなる触媒反応装置において、前記パッケージボックスの床面に、上部を凹凸状に形成した細長い板状の支持梁を配設し、該支持梁の凸部を用いて前記触媒を支持せしめるよう構成したことを特徴とする触媒反応装置を開示している。
【０００６】
特許文献５は、触媒バスケットを囲繞する側壁の適宜箇所にガイド部材を設けると共に該ガイド部材を介し、触媒バスケットを嵌合させ固定するようにしたことを特徴とする排煙脱硝反応装置を開示している。該装置は、排ガスが均一に流れるように整流するガス整流装置を載置する上流側受梁と触媒バスケットを載置する下流側受梁とをそれぞれ備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４８３２９号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２２１６３号公報
【特許文献３】特開昭６１−１２９０２９号公報
【特許文献４】実開昭５８−１４６５２６号公報
【特許文献５】実開昭６２−７９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、新規な脱硝装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下の態様を包含する。
【００１０】
〔１〕  脱硝剤供給システム、およびボイラからの排ガスを流す流路を有する反応器ダクトを有し、
反応器ダクト内に、スクリーンプレートおよび触媒固定床を、排ガスの流れに沿ってこの順で有し、
スクリーンプレートは、反応器ダクト内の入口側に設けられた複数のビームと複数のスクリーンプレートユニットとから成り、且つスクリーンプレートユニットがビームとビームとの間に嵌っている、
脱硝装置。
【００１１】
〔２〕  脱硝剤供給システム、ボイラからの排ガスを横方向に流す流路を有する入口ダクト、排ガスの流れを横方向から縦方向に変える流路を有する継手ダクト、および排ガスを縦方向に流す流路を有する反応器ダクトを有し、
反応器ダクト内に、スクリーンプレートおよび触媒固定床を、排ガスの流れに沿ってこの順で有し、
スクリーンプレートは、反応器ダクト内の入口側に設けられた複数のビームと複数のスクリーンプレートユニットとから成り、且つスクリーンプレートユニットがビームとビームとの間に嵌っている、
脱硝装置。
【００１２】
〔３〕  スクリーンプレートユニットは、主面が相互に平行となるように所定の間隔をあけて配列した複数の矩形羽板部材、および各羽板部材の主面に直角になるように各羽板部材の長辺に接合されたクロス部材からなるスリット格子構造を成している、〔１〕または〔２〕に記載の脱硝装置。
〔４〕  スクリーンプレートは、各羽板部材の主面に直角になるように各羽板部材の短辺に接合されたエンド部材をさらに有する、〔３〕に記載の脱硝装置。
〔５〕  エンド部材は断面がＬ字形状を成している、〔４〕に記載の脱硝装置。
〔６〕  スクリーンプレートユニットは、外縁の一部または全部に、鍔を有する、〔１〕〜〔５〕のいずれかひとつに記載の脱硝装置。
【００１３】
〔７〕  各ビームは、断面が四角形状、Ｈ字形状、またはＴ字若しくは逆Ｔ形状を成している、請求項〔１〕〜〔６〕に記載の脱硝装置。
〔８〕  各ビームは、広幅フランジと狭幅フランジとウェブとからなる変形Ｈ形鋼からなり、スクリーンプレートユニットが広幅フランジによって受け支えられている、〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の脱硝装置。
〔９〕  各ビームは、その下部に幅方向にフランジよりも長く突き出した受材が設置されていて、スクリーンプレートユニットが受材によって受け支えられている、〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の脱硝装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の脱硝装置は、排ガスと脱硝剤とを均一に混合でき、且つ固定床に導入される排ガスの流れに偏りが生じ難いので、脱硝効率が極めて高い。本発明の脱硝装置は、固定床の閉塞および固定床の偏摩耗が生じ難く、長期間の安定した運用が可能である。
本発明の脱硝装置は、従来技術に記載の脱硝装置に比べ、圧損が低いので、ファン駆動力を低減でき、ランニングコストを抑制できる。また、脱硝効率が高いので、触媒量を低減でき、初期コストを削減できる。さらに、ビームとスクリーンプレートユニットとが一体化するので、スクリーンプレートと触媒層との間の距離を短くすることができ、脱硝装置をコンパクトに、すなわち初期コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る脱硝装置の第一実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係る脱硝装置の第二実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係る脱硝装置の第三実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係る脱硝装置の第四実施形態を示す図である。
【図５】フランジ２枚とウェブ１枚とからなる一般Ｈ形鋼からなる断面Ｈ字状のビームの間にスクリーンプレートユニットを嵌め合わせた状態を図４の視点Ｖから紙面に沿って見た一例を示す図である。
【図６】図５における嵌め合わせ状態を図４と同じように紙面に垂直の方向から見た一例を示す図である。
【図７】Ｔ形鋼からなる断面逆Ｔ字状のビームの間にスクリーンプレートユニットを嵌め合わせた状態を図４の視点Ｖから紙面に沿って見た一例を示す図である。
【図８】図７における嵌め合わせた状態を図４と同じように紙面に垂直の方向から見た一例を示す図である。
【図９】フランジ２枚とウェブ２枚とからなる変形Ｈ形鋼からなる断面がローマ数字の２の形状をしたビームの間にスクリーンプレートユニットを嵌め合わせた状態を図４の視点Ｖから紙面に沿って見た一例を示す図である。
【図１０】図９における嵌め合わせた状態を図４と同じように紙面に垂直の方向から見た一例を示す図である。
【図１１】スクリーンプレートユニットの一例を示す図である。
【図１２】反応器ダクト内に設置されたビームの一例を示す図である。
【図１３】スクリーンプレートの一例を示す図である。
【図１４】スクリーンプレートを反応器ダクト入口側に設置した状態の一例を示す透視図である。
【図１５】Ｈ形鋼とそれの下部フランジに取り付けた受材とからなるビームの間にスクリーンプレートユニットを嵌め合わせた状態を図４の視点Ｖから紙面に沿って見た一例を示す部分図である。
【図１６】フランジ２枚とウェブ１枚とからなる一般Ｈ形鋼からなる断面Ｈ字状のビームの間にスクリーンプレートユニットを嵌め合わせた状態を図４の視点Ｖから紙面に沿って見た一例を示す図である。
【図１７】図１６における嵌め合わせ状態を図４と同じように紙面に垂直の方向から見た一例を示す図である。
【図１８】広幅フランジ１枚と狭幅フランジ１枚とウェブ１枚とからなる変形Ｈ形鋼からなる略逆Ｔ字状を成したビームの間にスクリーンプレートユニットを嵌め合わせた状態を図４の視点Ｖから紙面に沿って見た一例を示す図である。
【図１９】図１８における嵌め合わせ状態を図４と同じように紙面に垂直の方向から見た一例を示す図である。
【図２０】各種ビームの断面形状の例を示す図である。
【図２１】本発明に係る脱硝装置の第五実施形態を示す図である。
【図２２】広幅フランジ１枚と狭幅フランジ１枚とウェブ１枚とからなる変形Ｈ形鋼からなる略逆Ｔ字状を成したビームの間にスクリーンプレートユニットを嵌め合わせた状態を図２１の視点Ｖから紙面に沿って見た一例を示す図である。
【図２３】図２２における嵌め合わせ状態を図２１と同じように紙面に垂直の方向から見た一例を示す図である。
【図２４】渦流防止部材の断面構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施形態によって本発明の範囲は制限されない。
【００１７】
図１は、本発明に係る脱硝装置の第一実施形態を示す図である。第一実施形態の脱硝装置は、脱硝剤供給システム、およびボイラからの排ガスＧを流す流路を有する反応器ダクト６を有する。脱硝剤供給システム（図示せず）は、窒素酸化物の還元反応に使用される脱硝剤を脱硝装置に供給するものである。脱硝剤としてはアンモニアが好ましく用いられる。脱硝剤供給システムは、脱硝剤の注入される位置が触媒固定床４の上流であれば、その設置場所は制限されず、例えば、スクリーンプレート３の上流であってもよいし、スクリーンプレート３の下流であってもよい。
【００１８】
反応器ダクト内には、スクリーンプレート３、および排ガスに含まれる窒素酸化物を除去するための触媒を含む固定床４を排ガスの流れに沿ってこの順で有する。そして、スクリーンプレートは、反応器ダクト内の入口側に設けられた複数のビーム(beams)１１と複数のスクリーンプレートユニット１２とから成り、且つスクリーンプレートユニット１２がビームとビームとの間に嵌っている。
【００１９】
図２は、本発明に係る脱硝装置の第二実施形態を示す図である。図３は、本発明に係る脱硝装置の第三実施形態を示す図である。図４は、本発明に係る脱硝装置の第四実施形態を示す図である。図２１は、本発明に係る脱硝装置の第五実施形態を示す図である。該実施形態の脱硝装置は、入口ダクト１、継手ダクト２、反応器ダクト６、および出口ダクト５を有する。ボイラからの排ガスＧは、入口ダクト１、継手ダクト２、反応器ダクト６、および出口ダクト５の順に流れる。
【００２０】
前記実施形態の脱硝装置において、入口ダクト１は、ボイラからの排ガスを横方向に流す流路を有する。図２においては、入口ダクト１の流路の、上側を仕切る面と下側を仕切る面とを直線で描いている。ガス流れ方向から見た入口ダクトの流路の断面形状は、矩形、台形、円形、楕円形などであることができる。これらのうち、加工の易しさの点で矩形が好ましい。
【００２１】
前記実施形態の脱硝装置において、継手ダクト２は、排ガスの流れを横方向から縦方向に変える流路を有する。図２に示す継手ダクトは、下向きに流れを変えるものであるが、図３に示す第三実施形態の脱硝装置のように上向きに流れを変えるものであってもよい。継手ダクトの向きは、脱硝装置の設置スペースやレイアウトを考慮して適宜に選択できる。図２においては、継手ダクト２の流路の、上側を仕切る面と下側を仕切る面とを直線で描いている。継手ダクト２の流路の、上側を仕切る面と下側を仕切る面は、図２と同じ視点から見た場合に、弧を描くものであってもよい。
【００２２】
図４に示す第四実施形態の脱硝装置のように、入口ダクト１の流路の下側を仕切る面と反応ダクト６の流路の入口ダクト１の近位側を仕切る面とが直接に接合されて、継手ダクト２の流路の下側を仕切る面（斜線で示される面）が省略されていてもよい。ガス流れ方向から見た継手ダクト１の流路の断面形状が、矩形、台形、円形、楕円形などであることができる。これらのうち、加工の易しさの点で矩形が好ましい。
【００２３】
前記実施形態の脱硝装置において、反応器ダクト６は、排ガスを縦方向に流す流路を有する。反応器ダクト６の流路の、入口ダクトの近位側を仕切る面６ｐと入口ダクトの遠位側を仕切る面６ｄを直線で描いている。ガス流れ方向から見た反応器ダクトの流路の断面形状は、矩形、台形、円形、楕円形などであることができる。これらのうち、加工の易しさの点で矩形が好ましい。反応器ダクトの流路断面の大きさは、反応器ダクトの入口から触媒固定床の出口を経て反応器ダクトの出口まで、ほぼ同じであることが好ましい。反応器ダクトの出口は、通常、出口ダクト５の入口に接続されている。
【００２４】
反応器ダクト内には、スクリーンプレート３、および触媒固定床４が、設けられている。スクリーンプレート３は、反応器ダクトの入口側に設けられる。触媒固定床４は、反応器ダクトの出口側に設けられる。
【００２５】
スクリーンプレート３は、反応器ダクト内の入口側に設けられた複数のビーム１１と複数のスクリーンプレートユニット１２とから成る。
スクリーンプレートユニット１２は、主面が相互に平行となるように所定の間隔をあけて配列した複数の矩形羽板部材９、および各羽板部材の主面に直角になるように各羽板部材の長辺に接合されたクロス部材１０からなるスリット格子を成していることが好ましい。図１１に示すように、各羽板部材９の主面に直角になるように各羽板部材の短辺に接合されたエンド部材８をさらに有してよい。なお、ここでの直角は、９０度だけに限定されず、実用上、直角と同等の作用を呈する角度を包含する。
【００２６】
スクリーンプレートにおいては、羽板部材９の主面が入口ダクト１におけるガス流れ方向に実質的に直角に交わるように且つ反応器ダクト６におけるガス流れ方向に実質的に平行となるように、スクリーンプレートユニット１２を設置することが好ましい（図１４参照）。
【００２７】
ビーム１１は、図１２に示すように、反応器ダクト６の流路の入口において、対向する２つの内壁に、例えば、入口ダクト１におけるガス流れ方向に対して平行に若しくは直角にまたは格子に渡されるものである。
【００２８】
各ビームは、断面が、ボックス形状、Ｈ字形状、またはＴ字若しくは逆Ｔ字形状を成している。断面ボックス形状のビームには、図２０(g)に示すような四面ボックス柱や図２０(h)に示すような平板で補剛されたＨ形鋼などを用いることができる。断面Ｈ字形状のビームには、図２０(a)に示すような同じ幅のフランジ２枚とウェブ１枚とからなる一般Ｈ形鋼、図２０(e)に示すような同じ幅のフランジ２枚とウェブ２枚とからなる断面がローマ数字の２のような形をした変形Ｈ形鋼などを用いることができる。断面Ｔ字若しくは逆Ｔ字形状のビームには、図２０(c)若しくは(d)に示すようなＴ形鋼などを用いることができる。ビームには、図２０(b)に示すような広幅フランジ１枚と狭幅フランジ１枚とウェブ１枚とからなる変形Ｈ形鋼、図２０(f)に示すような広幅フランジ１枚と狭幅フランジ１枚とウェブ２枚とからなる変形Ｈ形鋼などを用いることができる。また、図２０（i）および(j)に示すような前述の形鋼のフランジに幅方向にフランジよりも長く突き出した受材ｒが設置されていて、スクリーンプレートユニットが受材によって受け支えることができるビームを用いることができる。
【００２９】
さらに、各ビームの下に渦流防止部材１３を設けてもよい。これによりガス流れをより均一化できる。渦流防止部材１３は渦流を防止できる形状をしておれば、その大きさ、設置向きなどにおいて特に制限されない。図９および１０においては断面逆三角形の帯状部材をカーテンのようにビームの下に設けている。断面逆三角形の帯状部材は、図２４のように平板をＶ字に折り曲げたものであってもよい。
【００３０】
ビームの高さは、スクリーンプレートユニットの厚さと同じであってもよいし、図１６〜１９に示すようにスクリーンプレートユニットの厚さと異なる高さとしてもよい。ビームの幅は、スクリーンプレートユニット１２をはめた時に脱落しない程度であれば特に限定されない。格子の縦横でビームの種類が同じであってもよいし、格子の縦横でビームの種類が異なっていてもよい。例えば、図１８および図１９に示す態様においては、一方が図２０(b)に示す断面の変形Ｈ形鋼であり、もう一方が図２０(a)に示す断面のＨ形鋼を用いている。
【００３１】
本発明においては、ビームとビームとの間に、スクリーンプレートユニット１２が嵌っている。スクリーンプレートユニット１２は、外縁の全部または一部に、鍔８ｂを有してもよい。スクリーンプレートユニット１２の外縁または鍔８ｂをビーム１１の出っ張り部に掛かることによってスクリーンプレートユニット１２を支持する。図１１に示すスクリーンプレートユニット１２においては、鍔８ｂは、断面Ｌ字形状のエンド部材を用いることによって設置されているが、羽板部材またはエンド部材に鍔部材を溶接によって設置されていてもよい。ビーム側の出っ張りが十分に大きければ、スクリーンプレートユニット１２の外縁にて支持することができるので、その場合には鍔８ｂは無くてもよい（図１５、図１８参照）。鍔８ｂは、図５に示すようにスクリーンプレートユニットの上側に設置されていてもよいし、図６または７に示すようにスクリーンプレートユニットの下側に設置されていてもよい。また、図１５に示すようにビーム側にスクリーンプレートユニットの受材を設置してもよい。
【００３２】
羽板部材の主面に平行方向のビームは、羽板部材と同等の整流効果を奏するので、図６、図８、図１０、図１７または図１９に示すように、スクリーンプレートユニットとの間に若干の隙間があってもよい。羽板部材の主面に直角方向のビームは、羽板部材の主面の左右に逃げる流れが生じるおそれがあるので、図５、図７、図９、図１６または図１８に示すように、ユニットの縁または鍔を当接して、スクリーンプレートユニットとの間の隙間を少なくすることが好ましく、その隙間を羽板部材の主面間の間隔と同じまたはそれより狭くすることがより好ましい。
【００３３】
第五実施形態の脱硝装置は、入口ダクトに最も近い側のスクリーンプレートユニットに設けられている羽板部材の高さが、入口ダクトに近い側から遠い側に向かって徐々に高くなっている以外は第四実施形態と同じである。図２２および２３に示すように、入口ダクトに最も近い側のスクリーンプレートユニットにおいては、前列の羽板部材の上端から次列の羽板部材の上端部が突き出ており、前列の羽板部材にぶつからずに上端を擦り抜けたガスが次列の羽板部材の上端部にぶつかる。第四実施形態に比べ、後列の羽板部材にぶつかるガスが増え、より均一な流れを生じさせやすい。
【００３４】
本発明の脱硝装置においては、窒素酸化物が触媒固定床に脱硝剤とともに均一に接触するので触媒固定床における反応率を高めることができる。また、燃焼排ガスに含まれるダストが触媒固定床に均一に接触するので触媒固定床の局所的な摩耗若しくは触媒固定床へのダストの局所的堆積を防いで、触媒の局所的な劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１：入口ダクト
２：継手ダクト
３：スクリーンプレート
４：触媒固定床
５：出口ダクト
６：反応器ダクト
７：脱硝剤（ＮＨ3）供給システム
８：エンド部材
９：羽板部材
１０：クロス部材
１１：ビーム
１２：スクリーンプレートユニット
１３：渦流防止部材
Ｇ：排ガス
fl：フランジ
w：ウェブ
r：受材
【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】
2020134047.tif 000016
【図１５】
2020134047.tif 000017
【図１６】
2020134047.tif 000018
【図１７】
2020134047.tif 000019
【図１８】
2020134047.tif 000020
【図１９】
2020134047.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2020134047.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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