(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気予熱器（１０）であって、上側及び下側軸方向端と、ロータハウジング（１２）と、前記上側及び下側軸方向端に設けられた複数のセクタ板（１８，２０）と、前記ロータハウジング（１２）内に配置されているロータ（１４）とを有し、前記ロータ（１４）がポスト（１６）と、ロータシェル（３４）と、前記ポスト（１６）から前記ロータシェル（３４）にまで半径方向に延びている複数の仕切板（３８）とを有し、前記仕切板（３８）の各々が外側半径方向縁と上側及び下側軸方向縁（４８，５０）とを有し、前記ロータシェル（３４）と前記仕切板（３８）とが複数の区画室（３６）を画成し、前記ロータ（１４）が更に前記区画室（３６）内に収容されている複数の熱交換バスケット（４０）と、前記熱交換バスケット（４０）を取り付けるために前記区画室（３６）内に取り付けられている複数の格子（６２）及び／又は内側及び外側ステー板（６４，６６）と、前記仕切板（３８）の各々の各軸方向縁（４８，５０）から延びている半径方向シール（４６）と、前記仕切板（３８）の前記外側半径方向縁の各々に取り付けられている軸方向シール支持棒（５２，５４）と、前記軸方向シール支持棒（５２，５４）の各々から延びている軸方向シール（５６）とを有している空気予熱器（１０）におけるシールの数を増大せしめる方法において、
元の前記熱交換バスケット（４０）を元の前記区画室（３６）から取り除く段階と、
元の前記半径方向シール（４６）、元の前記軸方向シール（５６）及び元の前記格子（６２）を取り除く段階と、
中間仕切板（６０）を元の前記区画室（３６）の各々の中央部に取り付ける段階と、
新規又は改変した内側及び外側ステー板（６４’，６５，６６’，６７）を前記中間仕切板（６０）及び既設の前記仕切板（３８）に取り付ける段階と、
新規のバスケット支持アルグル材（８４）を元の前記仕切板（３８）、前記中間仕切板（６０）及び前記ロータシェル（３４）により形成されている新しい区画室の各々に取り付ける段階と、
追加の高温及び低温端軸方向シール支持棒（５２’，５４’）を前記ロータシェル（３４）及び前記中間仕切板（６０）に取り付ける段階と、
軸方向シール（５６，５６’）を元の前記軸方向シール支持棒（５２，５４）及び前記追加の軸方向シール支持板（５２’，５４’）に取り付ける段階と、
半径方向シール（４６，４６’）を元の前記仕切板（３８）及び前記中間仕切板（６０）の軸方向縁に取り付ける段階と、
新規の熱交換バスケットを前記新しい区画室の各々に取り付ける段階と、
を包含することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、更に、元の前記外側ステー板（６６）を改変する段階を包含し、この元の前記外側ステー板（６６）を改変する段階が、元の前記外側ステー板（６６）から前記中間仕切板（６０）に適合するのに十分な大きさの材料ストリップを取り除く段階を包含することを特徴をする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、元の前記外側ステー板（６６）を改変する前記段階が、更に、低温ステー板延長部材（７２）を元の前記外側ステー板（６６）に取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、更に、元の前記内側ステー板（６４）を改変する段階を包含し、この元の前記内側ステー板（６４）を改変する段階が、高温ステー板延長部材（６８）を元の前記内側ステー板（６４）に取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、元の前記内側ステー板（６４）を改変する前記段階が、更に、低温ステー板延長部材（７０）を元の前記内側ステー板（６４）に取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４記載の方法において、元の前記内側ステー板（６４）を改変する前記段階が、更に、既設の支持棒を既設の内側支持板の底部から取り除く段階を包含することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、更に、新規の格子（６２）を取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、回転再生式空気予熱器内における漏洩を抑制するための空気予熱器の軸方向シール及び半径方向シールに関する。より詳細には、本発明は既設の空気予熱器内に軸方向シール及び半径方向シールを追加する方法及び構造に関する。
【０００２】
回転再生式空気予熱器は、ボイラを去る煙道ガスからの顕熱を、ロータ内に入来してロータ内の回転再生式熱伝達表面を通る燃焼用空気に伝達せしめるものであり、熱伝達表面は連続してガス流れ及び空気流れを通して回転する。熱伝達表面が詰込まれたロータは、仕切板と称されている多数の半径方向に延びる板により多数の区画室に分割されている。これらの区画室はモジュールバスケットを保持するようにし、これらのモジュールバスケットには熱伝達表面が収容されている。
【０００３】
空気予熱器は、セクタ板によりひとつの煙道ガス側セクタ部とひとつ又はそれ以上の燃焼用空気側セクタ部とに分割されている。典型的な既設の回転再生式空気予熱器においては、仕切板の上側（頂部）及び下側（底部）軸方向縁に取り付けられているリジッド又はフレキシブルな半径方向シールがこれらのセクタ板に非常に接近して、空気側セクタ部とガス側セクタ部との間の空気及び／又はガスの漏洩を最小にする。同様に、仕切板の外側縁に取り付けられているリジッド又はフレキシブルな軸方向シールがハウジングの内側表面に取り付けられている軸方向シール板に非常に接近して、これらの間の漏洩を最小にする。典型的な既設の空気予熱器において、仕切板の数、セクタ板及びシール板の幅は、いつでも、ひとつだけの半径方向シール及びひとつだけの軸方向シールがその関連する一枚の板に近接して配設されるようなものとされている。これらのシールは、近接シールであり、セクタ板又はシール板の密封表面に接触するようには設計されていない。したがって、シールを越しての漏洩が存在し、その漏洩の量はシールにわたっての空気流れとガス流れとの間の圧力差に依存する。漏洩は、熱効率を低下せしめ、またファンを動かすために使用するエネルギの増大を必要とさせ、これにより高コストを生じせしめる。漏洩の流れは、更に、灰を運び、これらの灰がシール及び密封表面の腐食を生じせしめる。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、既設の空気予熱器内に追加の軸方向シール及び半径方向シールを追加する方法に関する。追加のシールを取り付けるために元の熱交換バスケット、元の半径方向シール、元の軸方向シール及び元の格子はすべて空気予熱器から取り除かれる。もし内側及び外側ステー板が再使用できない場合には、これらのステー板は取り除かれる。もし内側及び外側ステー板が再使用できる場合には、材料ストリップが外側ステー板から取り除かれて、中間仕切板を受け入れることができるようにする。また、高温及び低温ステー板延長部材（端板）が内側ステー板に取り付けられる。更に、中間仕切板が元の各区画室内に配置されて内側及び外側ステー板に取り付けられる。また、低温ステー板延長部材（端板）が外側ステー板に取り付けられる。それから、もしバスケット支持体が格子とステー板との組合せから成っている場合には、新規の格子が元の仕切板及び中間仕切板に取り付けられる。それから、追加の高温及び低温端軸方向シール支持棒がロータシェル及び中間仕切板に取り付けられる。それから、軸方向シールが元の軸方向シール支持棒及び追加の軸方向シール支持棒に取り付けられると共に、半径方向シールが元の仕切板及び中間仕切板の軸方向縁に取り付けられる。最後に、新規な熱交換バスケットが、元の仕切板、中間仕切板及びロータシェルにより形成されている新しい区画室の各々に挿入される。
【０００５】
【好適な実施例の説明】
図面の図１は、典型的な２区画型の垂直式空気予熱器１０を一部切断して示す斜視図であって、ハウジング１２を示し、このハウジング内においてロータ１４が駆動シャフト又はポスト１６に取り付けられている。ハウジングは、流体流れを通させない２つのセクタ板１８及び２０の手段により煙道ガス側セクタ部２４と空気側セクタ部２６とに分割されている。図１に示したセクタ板１８及び２０と対応するセクタ板が、また、ハウジング１２の底部に設置されているものである。ハウジング１２の内部には軸方向シール板２８が取り付けられ、この軸方向シール板２８はロータの全体長さを延びている（図４）。
【０００６】
高温の煙道ガスは、矢印３０により示されているように空気予熱器１０内に入り、ガス側セクタ部２４を通して流れて熱をロータ１４内の熱伝達表面に伝達せしめる。この熱を伝達されて高温となった熱伝達表面が空気側セクタ部２６を通して回転すると、熱が矢印３２により示されるようにロータを通して流れる空気に伝達される。したがって、低温空気の入口と低温となったガスの出口とは低温端を画成し、一方高温ガスの入口と加熱された空気の出口とは高温端を画成する。ロータ１４は、シェル３４を有して、仕切板３８により複数のパイ状区画室３６に分割され、これらの各区画室は複数のモジュール型熱交換バスケット４０を収容する。
【０００７】
図２は、ロータハウジング１２及びロータ１４を包含する従来の３区画型空気予熱器の平面図である。ハウジング１４は、この場合において、セクタ板１８，２０及び２２により３つのセクタ部に分割されている。これらのセクタ部は、煙道ガス側セクタ部２４、一次空気側セクタ部４２及び二次空気側セクタ部４４であり、図１の空気側セクタ部２６が一次空気側セクタ部４２と二次空気側セクタ部４４とに分割されているものである。この図２は、説明を明確にする目的のためにセクタ板を断面にして示している。ロータ１４はシェル３４と複数の仕切板３８とから成り、これらの仕切板３８はロータ１４を複数の区画室３６に分割する。
【０００８】
従来の空気予熱器においては、半径方向シール４６が、各仕切板３８の上側及び下側軸方向縁４８，５０に取り付けられ、ロータ１４が回転すると、仕切板３８の高温端及び低温端を越しての漏洩を抑制するためにセクタ板１８，２０，２２に係合する。高温端及び低温端軸方向シール支持棒５２及び５４は各仕切板３８の外側半径方向縁に整列してロータシェル３４に取り付けられている（図１５、図１６及び図１７に示されて後述される追加の高温及び低温端軸方向シール５２’及び５４’を参照）。これらの高温端及び低温端軸方向シール支持棒５２及び５４に取り付けられている軸方向シール５６は、ロータ１４が回転するとロータ１４の外周部を越して漏洩を抑制するためにシール板２８に係合する。セクタ板１８，２０，２２及びシール板２８の寸法及びシール４６，５６を取り付けることができる仕切板３８の数は、従来の空気予熱器においては、いつでも、ひとつだけの半径方向シール４６及びひとつだけの軸方向シール５６がその関連する一枚の板に近接して位置されるように、制限されている。これらのシール４６，５６は、近接シールであり、セクタ板１８，２０，２２又はシール板２８の密封表面に接触するようには設計されていない。したがって、シール４６，５６を越しての漏洩が存在し、その漏洩の量はシール４６，５６にわたっての空気流れとガス流れとの間の圧力差に依存する。空気流れとガス流れとの間の流れは、シール４６，５６、セクタ板１８，２０，２２及びシール板２８の密封表面の腐食を生じせしめる灰を運び、また、熱効率を低下せしめ、更にファンのエネルギ使用を増大せしめる。
【０００９】
本発明にしたがって改変された従来の垂直式空気予熱器のロータ１４は、各一対の元の、すなわち既設の仕切板３８の中間に設けられている追加の半径方向シール４６’及び追加の軸方向シール５６’を有し、２つの半径方向シール４６，４６’及び２つの軸方向シール５６，５６’はセクタ板１８，２０，２２及びシール板２８にそれぞれ同時に係合する。これは、図４及び図５に示されている。空気流れとガス流れとの間の圧力差は、したがって、２組の半径方向及び軸方向シール４６，４６’，５６，５６’にわたって降下するので、漏洩流れの量は単一組の半径方向及び軸方向シール４６，５６の場合の漏洩流量と比較して約５０パーセント（５０％）だけ減少させられる。そして、漏洩流れが減少させられるので、漏洩流れにより運ばれる灰の流れが比例して減少させられて、腐食を減少せしめ、また熱効率及びエネルギ使用が改善される。
【００１０】
従来の垂直式空気予熱器は、追加の半径方向及び軸方向シール４６’，５６’を支持することができるような機械的構造とはなっていない。なぜなら、これらの新規なシールは元の仕切板３８間に設けられるからである。したがって、既設の仕切板３８間に設けられる追加の機械的支持体５８が、新規なシール４６’，５６’を支持するために必要とされる。中間仕切板６０は、既設の仕切板３８とほぼ同一の高さであり、これによりロータ１４の高温端から低温端までの完全なシールを保証する。
【００１１】
追加の機械的支持体５８の具体的構成は、主として、熱交換バスケット４０がロータ１４内に装填される方法により決定される。バスケット装填方法は、例えば格子６２、ステー板６４，６６、ステー板延長部材６８，７０，７２及びバスケット支持棒７４のようなバスケット支持要素がバスケット支持構体を形成するために用いられることを必要とさせる。従来の垂直式空気予熱器は、これらのバスケット支持要素の２つの基本構体のうちの一方を用いている。すなわち、第１の支持構体は、ステー板６４，６６と格子６２との組合せから成り、ダクト装填バスケット（ダクト端から軸方向にロータ内に装填される熱交換バスケット）及び側部装填バスケット（ロータの側部から半径方向にロータ内に装填される熱交換バスケット）のために用いられる。第２の支持構体は、すべてステー板６４，６６から成り、熱交換バスケットがダクト端から軸方向にロータ内に装填されるときに用いられる。したがって、本発明は、本発明の追加のシールに適合するために必要とされる追加の支持構体のための２つの異なる設計を提供する。
【００１２】
新規なシール４６’，５６’のための適当な機械的支持体を提供するために必要とされる要素には、既設の区画室３６を画成する既設の仕切板３８間の中間に配置される中間仕切板６０と、新規の軸方向シール５６’を支持するための追加の高温及び低温軸方向シール支持棒５２’，５４’が包含される。中間仕切板６０は、内側ステー板６４’，６５の外側表面からロータシェル３４にまで延びており、既設の仕切板３８と同じ厚さ又はそれよりも薄い厚さを有している。追加の格子６２及び／又はステー板延長部材６８，７０，７２又は新規のステー板６５，６７及び／又はバスケット支持体９４は、中間仕切板６０及び既設の仕切板３８に取り付けられて、新しい熱交換バスケットのための支持体を提供する。側部装填バスケットを有する空気予熱器の改変の後に、最内側の熱交換バスケット４０のすべてはダクト端から軸方向にロータ内に装填されることが必要であることを注意しなければならない。
【００１３】
図７、図８及び図１３を参照するに、中間仕切板６０は内側ステー板６４’，６５の外側部からロータシェル３４にまで延びている。これは、内側ステー板６４’，６５の外側部からロータポスト１６にまで延びていてひとつのみのシールを用いる区域を残す。二重シールと単一シールとの間の移行区域を隔離するために、円周型のプレナムシール７６が内側ステー板６４’，６５の高温及び低温端に用いられている。このプレナムシール７６は、二重シールプレナム７８から単一シールプレナム８０への流れを制止する。プレナムシール７６は、既設の仕切板３８に取り付けられている半径方向シール４６間に延びている。プレナムシール７６は、半径方向シール４６の外形部を取り付けることができるような形状に設計されて組立てられている。中間仕切板６０に取り付けられている半径方向シール４６’は、プレナムシール７６とロータシェル３４との間に延びている。
【００１４】
この設計により生じる追加の漏洩量は、ポスト１６まですべて二重シールを用いる設計と比較して、最小である。これは、ロータのターンダウンがポスト１６と内側ステー板６４’，６５の内側部との間の区域の隙間を著しく増大させないためである。
【００１５】
後述するように、既設のステー板６４，６６は、本発明にしたがって改変された空気予熱器において再使用するために改変されたステー板６４’，６６’を形成するように改変することができる。選択的に、既設のステー板６４，６６は新規のステー板６５，６７に置換することができる。既設の内側及び外側ステー板６４，６６は、すべて同じ形状を有する（図９）。図１０は、既設の内側ステー板６４への高温及び低温ステー板延長部材６８，７０の追加を示す。これらの延長部材６８，７０は、既設のステー板６４と同一の厚さ又はそれよりも薄い厚さを有する。これらの延長部材６８，７０は、既設の仕切板３８に溶接される。これらの延長部材６８，７８は、正確な整列を保証することが要求されるか否かにしたがって、既設のステー板６４に溶接するか又は溶接しないようにすることができる。これらの延長部材６８，７０は、プレナムシール７６の取り付けのための取り付け穴８２を有する。プレナムシール７６も、また、適所に溶接することができる。
【００１６】
図１１は、既設の外側ステー板６６への低温ステー板延長部材７２の追加を示す。この延長部材７２は、既設のステー板６６と同一の厚さ又はそれよりも薄い厚さを有する。この延長部材７２は、既設の仕切板３８及び中間仕切板６０に溶接される。この延長部材７２は、正確な整列を保証することが要求されるか否かにしたがって、既設のステー板６６に溶接するか又は溶接しないようにすることができる。新規の中間仕切板６０の厚さに等しい材料ストリップが、外側ステー板６６の中間部分から取り除かれて、各外側ステー板６６を２つのステー板セグメント６６’に分割する。
【００１７】
本発明にしたがって従来の空気予熱器を改変するためには、ロータ１４はすべての熱交換バスケット４０が空にされ、またすべての半径方向シール４６及び格子６２が取り除かれる。そして、ステー板６４，６６と格子６２との組合せから成る熱交換バスケット支持構体を有する空気予熱器において、既設のステー板６４，６６が再使用される場合には、既設の内側ステー板６４の底部のバスケット支持棒が取り除かれると共に、既設の外側ステー板６６が（上述したように）２つのセグメント６６’に分割される（図６、図１２、図１４及び図１５）。それから、中間仕切板６０が既設のロータ区画室３６の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板６４，６６が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板６０及び既設の仕切板３８に溶接される。それから、延長部材６８，７０，７２が内側及び外側ステー板６４，６６に取り付けられる。それから、新規のバスケット支持アングル材８４及び新規の格子６２が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒５２’，５４’が中間仕切板６０に整列してロータシェル３４に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール４６，４６’，５６，５６’が取り付けられる。
【００１８】
一方、熱交換バスケット支持構体がステー板と格子との組合せから成り、かつ既設のステー板６４，６６が再使用されない場合には，新規の内側及び外側ステー板６５，６７が取り付けられる（図６、図１３、図１４及び図１５）。すなわち、中間仕切板６０が既設のロータ区画室３６の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板６５，６７が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板６０及び既設の仕切板３８に溶接される。それから、新規のバスケット支持アングル材８４及び新規の格子６２が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒５２’，５４’が中間仕切板６０に整列してロータシェル３４に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール４６，４６’，５６，５６’が取り付けられる。
【００１９】
次に、熱交換バスケット支持構体がすべてステー板から成り、かつ既設のステー板６４，６６が再使用される場合には、既設の内側ステー板６４の底部のバスケット支持棒が取り除かれる（図６、図１２、図１４及び図１６）。それから、既設の外側ステー板６６の底部の既設のバスケット支持棒が取り除かれると共に、既設の外側ステー板６６が２つのセグメント６６’に分割される。それから、中間仕切板６０が既設のロータ区画室３６の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板６４，６６’が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板６０及び既設の仕切板３８に溶接される。それから、延長部材６８，７０，７２が内側及び外側ステー板６４，６６’に取り付けられる。それから、新規のバスケット支持アングル材８４及び新規のバスケット支持棒７４が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒５２’，５４’が中間仕切板６０に整列してロータシェル３４に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール４６，４６’，５６，５６’が取り付けられる。
【００２０】
一方、熱交換バスケット支持構体がすべてステー板から成り、かつ既設のステー板６４，６６が再使用されない場合には，新規の内側及び外側ステー板６５，６７が取り付けられる（図６、図１３、図１４及び図１７）。すなわち、中間仕切板６０が既設のロータ区画室３６の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板６５，６７が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板６０及び既設の仕切板３８に溶接される。それから、新規のバスケット支持アングル材８４及び新規のバスケット支持棒７４’が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒５２’，５４’が中間仕切板６０に整列してロータシェル３４に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール４６，４６’，５６，５６’が取り付けられる。
【００２１】
以上好適な実施例を図示し詳述してきたけれども、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、種々の変形及び置換が上記実施例に対してなすことができるものである。したがって、本発明は例示及び非限定の方法によって説明されていることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の２区画型回転再生式空気予熱器の概略斜視図であって、空気予熱器は上側セクタ板を示すために一部を切断して示されている。
【図２】  従来の３区画型空気予熱器の簡略平面図であって、ハウジング内のロータを示すと共にセクタ板を示す。
【図３】  本発明にしたがって改変された空気予熱器のロータ組立体の一部分の簡略斜視図である。
【図４】  本発明にしたがって改変された軸方向シール板及びロータの一部分の断面図であって、二重シール配置を示す。
【図５】  本発明にしたがって改変されたセクタ板及びロータの一部分の断面図であって、二重シール配置を示す。
【図６】  図３のロータの内側部分の平面図であって、ポスト、既設の一対の仕切板、中間仕切板及びステー板を示す。
【図７】  図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図であって、ポスト、既設のひとつの仕切板の一部分、中間仕切板の一部分、ステー板、ポストシール、半径方向シール及びプレナムシールを示す。
【図８】  図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】  既設のステー板の平面図であって、製作された形状を示している。
【図１０】  内側ステー板を形成するように改変された既設のステー板の平面図である。
【図１１】  外側ステー板を形成するように改変された既設のステー板の平面図である。
【図１２】  図７のロータの内側部分の断面図であって、ステー板と格子との組合せを用いる本発明の第１実施例において、既設のステー板が用いられている第１例を示す。
【図１３】  図７のロータの内側部分の断面図であって、本発明の上記第１実施例において、既設のステー板が用いられていない第２例を示す。
【図１４】  図３のロータの外側部分の平面図であって、既設の一対の仕切板、中間仕切板、ステー板及び高温軸方向シール支持棒を示す。
【図１５】  図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図であって、本発明の上記第１実施例を示す。
【図１６】  図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図であって、すべてステー板を用いる本発明の第２実施例において、既設のステー板が用いられる第１例を示す。
【図１７】  図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図であって、本発明の上記第２実施例において、既設のステー板が用いられていない第２例を示す。
【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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