(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内を搬送させる被処理材の搬送方向の両側に、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、蓄熱室から燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナを対にして設け、一方の蓄熱式バーナにおいて、空気供給管から蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共に、このバーナ部における燃料ガス供給管から燃料ガスを噴射させて燃焼動作を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排ガス排出管から排出させる蓄熱動作を行い、対になった蓄熱式バーナにおいて上記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り替えるようにした加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法において、前記の被処理材の片側から反対側に向けて温度が上昇するように被処理材を加熱させるにあたり、片側の蓄熱式バーナの蓄熱動作時に、蓄熱室を通して排ガス排出管から排出させる燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させ又は燃焼排ガスの排出を停止させると共に、前記の片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、燃料ガス供給管からバーナ部に供給する燃料ガスの量を通常の燃焼動作時よりも減少させ又は燃料ガスの供給を停止させる一方、前記の片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、反対側の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して排ガス排出管に導く燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させることを特徴とする加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法において、加熱炉内における余剰の燃焼排ガスを、加熱炉に設けられた煙道を通して排出させることを特徴とする加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法において、加熱炉内を搬送される被処理材の搬送方向の両側に、対になった蓄熱式バーナを複数設けたことを特徴とする加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉内を搬送させる被処理材の搬送方向の両側に、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、蓄熱室から燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって設けられた加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法に関するものである。特に、上記の加熱炉において、長尺スラブ等の被処理材を加熱処理するにあたり、長尺スラブ等の被処理材の一端側から他端側に向けて十分な熱勾配を持つようにして、被処理材を加熱させることが適切に行えるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被処理材を加熱処理するにあたり、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、蓄熱室から燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって被処理材の搬送方向の両側に設けられた加熱炉を用い、一方の蓄熱式バーナにおいて、空気供給管から蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共に、このバーナ部における燃料ガス供給管から燃料ガスを噴射させて燃焼動作を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて、燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排ガス排出管から排出させる蓄熱動作を行い、この対になった蓄熱式バーナにおいて、上記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り替えることが行われている。
【０００３】
そして、上記のような加熱炉において、上記の対になった蓄熱式バーナにおける燃焼動作と蓄熱動作とを同じようにして交互に切り替えた場合、この加熱炉内において被処理材が均一に加熱されるようになる。
【０００４】
ここで、上記のような加熱炉を用いて長尺スラブ等の被処理材を均一に加熱処理し、このように加熱された被処理材を熱間圧延装置に導いて熱間圧延させる場合、長尺スラブ等の被処理材を熱間圧延させるのに時間がかかるため、熱間圧延装置に初めに導かれる被処理材の先端部と最後に導かれる後端部との間で大きな温度差が生じ、圧延時の温度が不均一になって均一な材質が得られず、また温度が低くなった後端部の圧延が困難になる等の問題があった。
【０００５】
このため、従来においては、特許文献１に示されるように、上記のような加熱炉において、対になって設けられたそれぞれの蓄熱式バーナにおける燃焼動作時間を異ならせ、燃焼動作時間が長い蓄熱式バーナにおいては、蓄熱動作時における燃焼排ガスの吸引比率を高める一方、燃焼動作時間が短い蓄熱式バーナにおいては、燃焼動作時に燃焼空気比を増大させて、蓄熱材からの抜熱量を増加させるようにし、予め後端部の温度が高くなるように熱勾配を持たせて加熱するものが提案されている。
【０００６】
しかし、近年においては、生産効率を高める等の目的から、長尺スラブ等の被処理材の厚みを大きくする場合があり、被処理材を熱間圧延させるのに要する時間がさらに長くなり、特許文献１に示されるようにした場合においても、長尺スラブ等の被処理材の一端側から他端側に向けて十分な熱勾配を持つようにして加熱させることが困難になっている。また、加熱効率を高める目的から、被処理材の厚みを小さくした場合にも、被処理材が放熱しやくなるため、同様の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３５６５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、加熱炉内を搬送させる被処理材の搬送方向の両側に、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、蓄熱室から燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナが対になって設けられた加熱炉において、長尺スラブ等の被処理材を加熱処理する場合における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明においては、上記のように加熱炉内を搬送させる被処理材の搬送方向の両側に、蓄熱式バーナが対になって設けられた加熱炉を用いて長尺スラブ等の被処理材を加熱処理するにあたり、長尺スラブ等の被処理材の一端側から他端側に向けて十分な熱勾配を持つようにして、被処理材を加熱させることが適切に行え、長尺スラブ等の被処理材の厚みを大きくした場合や、小さくした場合においても、被処理材を適切に熱間圧延できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法においては、上記のような課題を解決するため、加熱炉内を搬送させる被処理材の搬送方向の両側に、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を供給する空気供給管と、蓄熱室から燃焼排ガスを排出させる排ガス排出管とを有する蓄熱式バーナを対にして設け、一方の蓄熱式バーナにおいて、空気供給管から蓄熱室を通して燃焼用空気をバーナ部に導くと共に、このバーナ部における燃料ガス供給管から燃料ガスを噴射させて燃焼動作を行う一方、他方の蓄熱式バーナにおいて、燃焼排ガスを上記の蓄熱室に導いて燃焼排ガスの熱を蓄熱材に蓄熱させて排ガス排出管から排出させる蓄熱動作を行い、対になった蓄熱式バーナにおいて上記の燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り替えるようにした加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法において、前記の被処理材の片側から反対側に向けて温度が上昇するように被処理材を加熱させるにあたり、片側の蓄熱式バーナの蓄熱動作時に、蓄熱室を通して排ガス排出管から排出させる燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させ又は燃焼排ガスの排出を停止させると共に、前記の片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、燃料ガス供給管からバーナ部に供給する燃料ガスの量を通常の燃焼動作時よりも減少させ又は燃料ガスの供給を停止させる一方、前記の片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、反対側の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して排ガス排出管に導く燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させるようにした。
【００１１】
そして、このように片側の蓄熱式バーナの蓄熱動作時に、蓄熱室を通して排ガス排出管から排出させる燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させ又は燃焼排ガスの排出を停止させると、この片側の蓄熱式バーナの蓄熱室内に収容された蓄熱材が燃焼排ガスによって十分に加熱されなくなり、この片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、蓄熱室に供給された燃焼用空気が十分に加熱されず、燃焼用空気が温度の低い状態でバーナ部に導かれて燃焼に使用され、燃焼時における温度が低くなる。このため、この片側の蓄熱式バーナに近い被処理材の部分における加熱温度が、反対側の蓄熱式バーナに近い被処理材の部分における加熱温度よりも低下する。
【００１２】
また、上記の片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、燃料ガス供給管からバーナ部に供給する燃料ガスの量を通常の燃焼動作時よりも減少させ又は燃料ガスの供給を停止させると、片側の蓄熱式バーナの燃焼時における温度がさらに低下し、この片側の蓄熱式バーナに近い被処理材の部分における加熱温度が、反対側の蓄熱式バーナに近い被処理材の部分における加熱温度よりもさらに低下する。
【００１３】
また、上記のようにして片側の蓄熱式バーナの燃焼動作を行う時に、反対側の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して排ガス排出管に導く燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させると、片側の蓄熱式バーナの近くにおける温度の低い燃焼排ガスが、反対側の蓄熱式バーナの蓄熱室に導かれるのが抑制され、反対側の蓄熱式バーナの蓄熱室内に収容された蓄熱材の温度が低下するのが抑制される。
【００１４】
また、上記のように片側の蓄熱式バーナの蓄熱動作時に、蓄熱室を通して排ガス排出管から排出させる燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させたり、燃焼排ガスの排出を停止させるようにしたり、また片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、反対側の蓄熱式バーナにおいて、蓄熱室を通して排ガス排出管に導く燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させるようにすると、各排ガス排出管を通して排出される燃焼排ガスの量が減少して、加熱炉内の圧力が変動するため、余剰の燃焼排ガスを、加熱炉に設けられた煙道を通して排出させることが好ましい。
【００１５】
また、加熱炉内を搬送させる被処理材の搬送方向の両側に、対になった蓄熱式バーナを設けるにあたり、対になった蓄熱式バーナを複数設け、片側及び反対側における全体の蓄熱式バーナを上記のように制御させるようにする他、片側及び反対側における一部の蓄熱式バーナだけを上記のように制御させるようにすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、上記のように加熱炉内を搬送させる被処理材の搬送方向の両側に対になって設けられた蓄熱式バーナにおいて、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り替えて、被処理材の片側から反対側に向けて温度が上昇するように被処理材を加熱させるにあたり、片側の蓄熱式バーナの蓄熱動作時に、蓄熱室を通して排ガス排出管から排出させる燃焼排ガスの量を通常の蓄熱動作時よりも減少させたり、燃焼排ガスの排出を停止させたりするようにしたため、この片側の蓄熱式バーナの蓄熱室内に収容された蓄熱材が燃焼排ガスによって十分に加熱されなくなり、この片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、蓄熱室に供給された燃焼用空気が十分に加熱されず、燃焼用空気が温度の低い状態でバーナ部に導かれて燃焼に使用され、燃焼時における温度が低くなる。
【００１７】
この結果、この片側の蓄熱式バーナに近い被処理材の部分における加熱温度が、反対側の蓄熱式バーナに近い被処理材の部分における加熱温度よりも低下し、長尺スラブ等の被処理材の一端側から他端側に向けて従来よりも大きな熱勾配を持つようにして、被処理材を加熱させることが可能になり、長尺スラブ等の被処理材の厚みが大きくなったり小さくなったりした場合においても、被処理材を適切に熱間圧延できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法に用いる加熱炉の内部状態を示した概略断面図である。
【図２】同実施形態における上記の加熱炉の概略平面図である。
【図３】同実施形態において、対になった蓄熱式バーナにおける一方の蓄熱式バーナで燃焼動作を行う一方、他方の蓄熱式バーナで蓄熱動作を行う状態を示した概略説明図である。
【図４】同実施形態において、片側の蓄熱式バーナの蓄熱動作時に、蓄熱室を通して排ガス排出管から排出させる燃焼排ガスの量を減少させ又は燃焼排ガスの排出を停止させる状態を示した概略説明図である。
【図５】同実施形態において、片側の蓄熱式バーナの燃焼動作時に、燃料ガス供給管からバーナ部に供給する燃料ガスの量を減少させ又は燃料ガスの供給を停止させる状態を示した概略説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼制御方法は、特に下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００２０】
ここで、この実施形態においては、図１及び図２に示すように、加熱炉１０の入口１１から加熱炉１０内に導かれた長尺スラブ等の被処理材１を、ウォーキングビーム２により加熱炉１０内において搬送させて加熱させ、このように加熱された被処理材１を加熱炉１０の出口１２を通して加熱炉１０の外部に取り出すようにしている。
【００２１】
そして、上記の加熱炉１０においては、加熱炉１０内を搬送させる被処理材１の搬送方向の両側の部分に、バーナ部２１と蓄熱室２２とを有する対になった蓄熱式バーナ２０が対向するようにして、対になった蓄熱式バーナ２０を被処理材１の搬送方向に所要間隔を介して複数設けている。
【００２２】
ここで、上記の対になった蓄熱式バーナ２０において、図３に示すように、一方の蓄熱式バーナ２０ａにおいて燃焼動作を行うにあたっては、蓄熱材２３ａが収容された蓄熱室２２ａに燃焼用空気を供給する空気供給管２４ａに設けられた空気供給用バルブ２５ａを開く一方、蓄熱室２２ａを通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２６ａに設けられたガス排出用バルブ２７ａを閉じ、上記の空気供給管２４ａを通して蓄熱室２２ａ内に導かれた燃焼用空気を、この蓄熱室２２ａ内に収容された蓄熱材２３ａによって加熱させる。
【００２３】
そして、このように加熱された燃焼用空気をバーナ部２１ａに供給すると共に、このバーナ部２１ａの中心に設けられた燃料ガス供給管２８ａに燃料ガスを導くガス供給バルブ２９ａを開けて、燃料ガスをこの燃料ガス供給管２８ａから噴射させて、この燃料ガスを加熱炉１０内において燃焼させるようにする。
【００２４】
一方、他方の蓄熱式バーナ２０ｂにおいて蓄熱動作を行うにあたっては、燃料ガス供給管２８ｂに燃料ガスを供給するガス供給バルブ２９ｂ及び空気供給管２４ｂに設けられた空気供給用バルブ２５ｂを閉じて燃焼を行わないようにする一方、蓄熱室２２ｂを通して燃焼排ガスを排出する排ガス排出管２６ｂに設けられたガス排出用バルブ２７ｂを開くようにする。
【００２５】
そして、上記のように加熱炉１０内において燃焼された後の燃焼排ガスを蓄熱室２２ｂに導き、この蓄熱室２２ｂに収容された蓄熱材２３ｂに燃焼排ガスの熱を蓄熱させ、その後、この燃焼排ガスを上記の排ガス排出管２６ｂを通して外部に排出させるようにする。
【００２６】
そして、上記の対になった蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂにおいて、上記のような燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り替えて行うようにする。
【００２７】
ここで、上記のような燃焼動作と蓄熱動作とを上記の対になった蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂにおいて同じようにして行うと、加熱炉１０内において搬送される被処理材１がこの両側の蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂによって略均一に加熱されるようになる。
【００２８】
次に、この実施形態において、加熱炉１０内に導かれた長尺スラブ等の被処理材１の一端側から他端側に向けて十分な熱勾配を持つようにして被処理材１を加熱させるにあたり、上記の一方の蓄熱式バーナ２０ａ側における被処理材１の加熱温度を高くする一方、上記の他方の蓄熱式バーナ２０ｂ側における被処理材１の加熱温度を低くする場合について説明する。
【００２９】
ここで、被処理材１の加熱温度を高くする側の蓄熱式バーナ２０ａにおいて燃焼動作を行う一方、被処理材１の加熱温度を低くする側の蓄熱式バーナ２０ｂにおいて蓄熱動作を行う場合、被処理材１の加熱温度を高くする側の蓄熱式バーナ２０ａにおいては、上記のようにして通常の燃焼動作を行うようにする。
【００３０】
一方、被処理材１を加熱させる温度を低くする側の蓄熱式バーナ２０ｂの蓄熱動作時においては、上記のガス排出用バルブ２７ｂの開閉を制御して、蓄熱室２２ｂを通して排ガス排出管２６ｂから排出させる燃焼排ガスの量を減少させ、或いは図４に示すように、ガス排出用バルブ２７ｂを閉じて、燃焼排ガスの排出を停止させるようにする。
【００３１】
このようにすると、この蓄熱式バーナ２０ｂにおける蓄熱室２２ｂ内に収容された蓄熱材２３ｂが燃焼排ガスによって十分に加熱されなくなる。なお、このように排ガス排出管２６ｂから排出させる燃焼排ガスの量を減少させたり、燃焼排ガスの排出を停止させたりすると、加熱炉１０内における燃焼排ガスの量が多くなって圧力が増加するため、この実施形態においては、加熱炉１０内における余剰の燃焼排ガスを、加熱炉１０に設けられた煙道１３を通して排出させるようにしている。
【００３２】
また、上記の蓄熱式バーナ２０ａ，２０ｂの動作を切り換えて、被処理材１の加熱温度を低くする側の蓄熱式バーナ２０ｂにおいて燃焼動作を行う一方、被処理材１の加熱温度を高くする側の蓄熱式バーナ２０ａにおいて蓄熱動作を行う場合、被処理材１の加熱温度を低くする側の蓄熱式バーナ２０ｂにおいては、上記のように燃焼用空気を空気供給管２４ｂから蓄熱室２２ｂ内を通してバーナ部２１ｂに供給する一方、燃料ガス供給管２８ｂに燃料ガスを導くガス供給バルブ２９ｂの開閉を制御して、燃料ガス供給管２８ｂからバーナ部２１ｂに供給させる燃料ガスの量を減少させ、或いは図５に示すように、ガス供給バルブ２９ｂを閉じて、燃料ガスをバーナ部２１ｂに供給させないようにする。
【００３３】
このようにすると、この蓄熱式バーナ２０ｂにおける蓄熱室２２ｂ内に収容された蓄熱材２３ｂが上記のように蓄熱動作時に燃焼排ガスによって加熱されていないため、この蓄熱室２２ｂ内を通してバーナ部２１ｂに供給される燃焼用空気の温度が、他方の蓄熱式バーナ２０ａの蓄熱室２２ａ内を通してバーナ部２１ａに供給される燃焼用空気の温度よりも低くなると共に、上記のようにバーナ部２１ｂに供給する燃料ガスの量を減少させ、或いは燃料ガスをバーナ部２１ｂに供給させないようにしているため、この蓄熱式バーナ２０ｂ付近の温度が燃焼動作時においても上昇しなくなる。
【００３４】
一方、被処理材１の加熱温度を高くする側の蓄熱式バーナ２０ａの蓄熱動作時においては、加熱炉１０内における燃焼排ガスをこの蓄熱式バーナ２０ａの蓄熱室２２ａに導き、この蓄熱室２２ａ内に収容された蓄熱材２３ａに燃焼排ガスの熱を蓄熱させて蓄熱材２３ａを加熱させるようにする。そして、この蓄熱式バーナ２０ａにおいて、次に燃焼動作を行うときには、このように加熱された蓄熱材２３ａにより加熱された燃焼用空気をバーナ部２１ａに供給して燃料ガスを燃焼させるようにする。
【００３５】
このようにすると、この蓄熱式バーナ２０ａにおいては十分な燃焼が行われ、この蓄熱式バーナ２０ａ付近の温度が、他方の蓄熱式バーナ２０ｂ付近の温度よりも高くなる。また、この蓄熱式バーナ２０ａの蓄熱動作時において、反対側の上記の蓄熱式バーナ２０ｂ付近における低い温度の燃焼排ガスが、この蓄熱式バーナ２０ａの蓄熱室２２ａに導かれて蓄熱材２３ａの熱が奪われるのを抑制するため、上記のガス排出用バルブ２７ａの開閉を制御して、蓄熱室２２ａに導かれる燃焼排ガスの量を少し減少させるようにする。なお、この場合には、加熱炉１０内における余剰の燃焼排ガスを、加熱炉１０に設けられた煙道１３を通して排出させるようにする。
【００３６】
そして、被処理材１の加熱温度を高くする側の蓄熱式バーナ２０ａと被処理材１の加熱温度を低くする側の蓄熱式バーナ２０ｂとにおいて、上記のようにして燃焼動作と蓄熱動作とを繰り返して行うと、被処理材１の加熱温度を高くする側の蓄熱式バーナ２０ａ付近の温度が、被処理材１の加熱温度を低くする側の蓄熱式バーナ２０ｂ付近の温度よりも大きく上昇し、上記の蓄熱式バーナ２０ａに近い被処理材１の部分の加熱温度が高くなる一方、上記の蓄熱式バーナ２０ｂに近い被処理材１の部分の加熱温度が低くなり、長尺スラブ等の被処理材１を、その一端側から他端側に向けて十分な熱勾配を持つようにして加熱させることができるようになる。
【００３７】
そして、このように一端側から他端側に向けて十分な熱勾配を持つようにして加熱された被処理材１を加熱温度が低い側から熱間圧延装置（図示せず）に導いて熱間圧延させると、長尺スラブのように熱間圧延させるのに時間がかかる被処理材１であっても、熱間圧延装置に導かれる被処理材１の先端部と後端部との間で圧延時の温度差が生じるのが抑制され、被処理材１を適切に熱間圧延させることができるようになる。
【符号の説明】
【００３８】
１  被処理材
２  ウォーキングビーム
１０  加熱炉
１１  入口
１２  出口
１３  煙道
２０，２０ａ，２０ｂ  蓄熱式バーナ
２１，２１ａ，２１ｂ  バーナ部
２２，２２ａ，２２ｂ  蓄熱室
２３ａ，２３ｂ  蓄熱材
２４ａ，２４ｂ  空気供給管
２５ａ，２５ｂ  空気供給用バルブ
２６ａ，２６ｂ  排ガス排出管
２７ａ，２７ｂ  ガス排出用バルブ
２８ａ，２８ｂ  燃料ガス供給管
２９ａ，２９ｂ  ガス供給バルブ
【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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