(57)【要約】【課題】本発明の配管構造は、流体を安定して流通させることが可能な配管構造を提供することを目的とする。【解決手段】流体への作用力の方向に交差する方向に軸線Ｏに沿って延びる第一配管１１と、第一配管１１と連通するように接続されて前記作用力の方向の反対方向に向かって延びて、第一配管１１を流通した流体が流入する第二配管１２と、第一配管１１における第二配管１２との接続部１３の軸線方向手前側に設けられ、接続部１３の前記流体の流れを乱す流れ乱し部２０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体への作用力の方向に交差する方向に軸線に沿って延びる第一配管と、
該第一配管と連通するように接続されて前記作用力の方向の反対方向に向かって延びて、前記第一配管を流通した流体が流入する第二配管と、
前記第一配管における前記第二配管との接続部の前記軸線方向手前側に設けられ、該接続部の前記流体の流れを乱す流れ乱し部と、
を備えることを特徴とする配管構造。
【請求項２】
前記第一配管は、前記接続部の前記軸線方向奥側に空間を形成するミキシング部を有することを特徴とする請求項１に記載の配管構造。
【請求項３】
前記流れ乱し部は、前記第一配管の内周面の前記接続部側から前記第一配管の径方向内側に向かって凸状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の配管構造。
【請求項４】
前記第二配管は、前記接続部で縮径していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の配管構造。
【請求項５】
前記第二配管は、前記接続部で前記第一配管から前記第二配管への前記流体が流入する位置が異なる複数の流入口を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の配管構造。
【請求項６】
前記流体は、高温の蒸気と、該蒸気が凝縮した液体とを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器では、配管内を流通する蒸気の熱を利用して、周囲の空気や水など非加熱物を加熱している。このような配管の内部を流通する蒸気は、流通されていく過程で配管の内壁を通じて放熱され、流通する蒸気の一部が蒸気から液体へと凝縮しながら流通している。即ち、配管内では蒸気と液体とが混在した状態で流通している。
【０００３】
また、蒸気の熱を利用する構造として、例えば、特許文献１には、コルゲータライン（段ボール紙製造ライン）に用いられるシングルフェーサ（片面段ボール製造機）が開示されている。シングルフェーザは、芯紙を上段ロールと下段ロールとで挟み込むことで片面段ボールを作成している。これらのロール自体の内部に、ロールの回転軸上に設けられたロータリージョイントを通じて蒸気を流入させることで、蒸気をロール内に充満させている。そして、サイフォンパイプにてロールの内周面から回転軸上のロータリージョイントへ蒸気を排出している。これにより、ロール内に蒸気を循環させロールを温めることで、ロールに噛み込まれている芯紙にロールの表面から熱を伝えて温め、芯紙の片面段ボールの成形を容易にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６０−５２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなシングルフェーサのロール内においても蒸気は、ロールの内周面で冷却され凝縮して液体となっている。凝縮されて生じる液体は、ロール内において、遠心力によって蒸気と分離してロール内周面に偏って流通している。そのため、サイフォンパイプによって液体を排出しようとしても蒸気ばかりが排出され、液体は排出されずにロール内に溜まってしまう。さらに、ロール内に残留する液体によって、サイフォンパイプを塞いでしまうことで蒸気自体の排出も阻害してしまう。
【０００６】
ところで、前述したように蒸気が凝縮し液体が生じる現象は、蒸気を流通する配管内でも生じている。配管内部を流通する流体である蒸気や液体には重力が作用しているが、特に液体には、顕著に重力が作用する。そのため、液体の鉛直下方に向かって配管の内周面に押し付けられるように蒸気と分離して流通している。
【０００７】
しかしながら、蒸気や液体を排出するための排出管が、配管から鉛直上方に向かって延びている場合、蒸気のみが排出され、液体は排出されずに配管内に溜まってしまう。さらに、配管内に残留する液体によって、排出するための配管の入口を塞いでしまうことで流体である蒸気や液体がされなくなってしまうという問題を有している。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、流体を安定して流通させることが可能な配管構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る配管構造は、流体への作用力の方向に交差する方向に軸線に沿って延びる第一配管と、該第一配管と連通するように接続されて前記作用力の方向の反対方向に向かって延びて、前記第一配管を流通した流体が流入する第二配管と、前記第一配管における前記第二配管との接続部の前記軸線方向手前側に設けられ、該接続部の前記流体の流れを乱す流れ乱し部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の配管構造によれば、流れ乱し部によって、第一配管内を流通する流体の流れを乱すことができ、第一配管と第二配管との接続部の周りの流体を攪拌することができる。そのため、流体を第一配管に滞留させることなく、第二配管へと流通させることできる。これにより、第一配管内で作用力の方向へ流体が留まりにくくなるため、流体を安定して流通させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の他の態様に係る配管構造は、前記第一配管は、前記接続部の前記軸線方向奥側に空間を形成するミキシング部を有することを特徴とする。
【００１２】
このような構成の配管構造によれば、流れ乱し部を通過して流れが乱された流体がミキシング部によって形成される空間に到達することで、流れの乱れを大きくすることができる。そのため、流体を十分に攪拌することができ、第一配管内に滞留させることなく流体を第二配管へと流入し易くすることができる。これにより、第一配管内で作用力の方向へ流体がより留まりにくくなるため、流体をより安定して流通させることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様に係る配管構造は、前記流れ乱し部は、前記第一配管の内周面の前記接続部側から前記第一配管の径方向内側に向かって凸状をなすことを特徴とする。
【００１４】
このような構成の配管構造によれば、流れ乱し部が第一配管の内周面の接続部側から第一配管の径方向内側に向かって凸状をなすことで、第一配管内を流通する流体に対する障害物となり流れ乱し部を通過した流れが乱される。さらに、流れ乱し部が第一配管の径方向に向かって凸状をなすことから、流れ乱し部を通過する流体の流路が縮径され、第一配管内を流通する流体の流速を上昇させることができる。そのため、流れ乱し部を通過した流体の流れをより激しく乱すことができる。これらにより、第一配管内で作用力の方向へ流体が留まりにくくなるため、流体をより一層安定して流通させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の他の態様に係る配管構造は、前記第二配管は、前記接続部で縮径していることを特徴とする。
【００１６】
このような構成の配管構造によれば、接続部において第二配管が縮径していることで、縮径されている部分での流体の圧力を上昇させることができる。そのため、第一配管を流通する流体を、第二配管の縮径されている部分に向かって吸い込まれていくように流入させることができる。これにより、第二配管に向かって流体が流入し易くなり、第一配管内で作用力の方向へ流体が留まりにくくなるため、流体をより安定して流通させることが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明の他の態様に係る配管構造は、前記第二配管は、前記接続部で前記第一配管から前記第二配管への前記流体が流入する位置が異なる複数の流入口を有することを特徴とする。
【００１８】
このような構成の配管構造によれば、第一配管から第二配管への流体が流入する位置が異なる複数の流入口となるため、流体が第一配管に滞留し、第一配管から第二配管への流入口の一つを閉塞しても、他の流入口の開口の位置が異なっていることで、他の流入口から第二配管へ流体を流入させることができる。これにより、第一配管から第二配管への流入口が完全に閉塞されて流体が流入できなくなることを防止できる。
【００１９】
また、本発明の他の態様に係る配管構造は、前記流体は、高温の蒸気と、該蒸気が凝縮した液体とを有することを特徴とする。
【００２０】
このような構成の配管構造によれば、液体への作用力の影響で液体が第一配管の作用力の方向へ押し付けられて第二配管から流通できない状態でも、流れ乱し部によって蒸気の流れが乱されることで液体を攪拌し、蒸気と共に液体を第二配管へと流通させることが可能となる。これにより、第一配管内で作用力の方向へ液体がたまっても、流体を安定して流通させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の配管構造によれば、第一配管内を流通する流体の流れが乱すことで、流体を安定して流通させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る配管構造を説明する模式図であり、同図（ａ）は配管構造の横断面図、同図（ｂ）は配管構造の流れ乱し部のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る配管構造を説明する横断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る配管構造を説明する模式図であり、同図（ａ）は配管構造の横断面図、同図（ｂ）は配管構造の流れ乱し部のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第一変形例に係る配管構造を説明する模式図であり、同図（ａ）は配管構造の横断面図、同図（ｂ）は配管構造の流れ乱し部のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の第二変形例に係る配管構造を説明する模式図であり、同図（ａ）は配管構造の横断面図、同図（ｂ）は配管構造の流れ乱し部のＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る第一実施形態について図１を参照して説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第一実施形態の配管構造１では、内部に流体である高温の蒸気Ｓと蒸気Ｓが冷却されて凝縮した液体である水Ｗとが混在して流通しており、内部を流通する流体である蒸気Ｓ及び水Ｗには重力が鉛直下方（図１紙面下向き）に作用している。第一実施形態の配管構造１は、流体への作用力である重力が作用する方向に交差する軸線Ｏ方向（図１紙面左右方向）に延びる第一配管１１と、第一配管１１と第二配管１２との接続箇所である接続部１３と、第一配管１１を流通する蒸気Ｓが流入する第二配管１２と、第一配管１１を流通する流体である蒸気Ｓ及び水Ｗの流れを乱す流れ乱し部２０とを備えている。
【００２４】
第一配管１１は、内部に流体である高温の蒸気Ｓと高温の蒸気Ｓが凝縮した水Ｗとが流通する配管であり、連通して接続される第二配管１２へと蒸気Ｓ及び水Ｗを流入させている。第一配管１１は、軸線Ｏに沿って水平方向である軸線Ｏ方向に延びて有底円筒状をなしており、開口側から蒸気Ｓや水Ｗが流通している。そして、第一配管１１は、有底円筒状の底側である閉塞されている側の端部にミキシング部１１ａを有している。
ミキシング部１１ａは、第一配管１１の端部であり、第一配管１１と第二配管１２との接続箇所である接続部１３に対して、第一配管１１における蒸気Ｓ及び水Ｗの流通方向である軸線Ｏ方向の奥側に空間を形成している。
接続部１３は、第一配管１１の端部から離間して第二配管１２と第一配管１１とを接続している箇所であり、第一配管１１から第二配管１２への流体である蒸気Ｓ及び水Ｗの流入口である。
【００２５】
第二配管１２は、第一配管１１と連通するように接続される配管であり、重力の作用する方向と反対方向である鉛直上方に向かって延びている。
流れ乱し部２０は、第一配管１１と第二配管１２との接続部１３に対して第一配管１１における蒸気Ｓ及び水Ｗの流通方向である軸線Ｏ方向の手前側に設けられている。乱れ流し部は、第一配管１１の内周面の接続部１３側から径方向内側に向かって、第一配管１１の流路断面を１／３から１／２ほど閉塞するように断面半円形をなして凸状に形成されている。
【００２６】
次に、上記構成の第一実施形態の配管構造１の作用について説明する。
上記のような第一実施形態の配管構造１では、第一配管１１内を流通する高温の蒸気Ｓは、第一配管１１内を流通しながら第一配管１１の内周面から放熱されることで冷却され、一部が凝縮して液体である水Ｗとなる。蒸気Ｓが凝縮し生じた水Ｗは、高温の蒸気Ｓと共に第一配管１１内を流通する。第一配管１１内を流通する蒸気Ｓ及び水Ｗには重力が作用している。特に、液体である水Ｗは、気体である蒸気Ｓよりも顕著に重力が作用するため、蒸気Ｓと分離して第一配管１１内の鉛直下側に溜まりながら流通する。
【００２７】
第一配管１１内を流通する蒸気Ｓ及び水Ｗは、凸状をなす流れ乱し部２０が障害物となり、流れ乱し部２０を通過することで流れが乱される。また、流れ乱し部２０が第一配管１１の一部を閉塞しているため、蒸気Ｓ及び水Ｗの流通する流路が狭まり流れ乱し部２０を通過した蒸気Ｓ及び水Ｗの流速が上昇する。そのため、流れ乱し部２０で、流れ乱し部２０を通過した後の蒸気Ｓ及び水Ｗは、流速を上昇させながら渦を巻くように流れが乱されて、第一配管１１の接続部１３付近及びミキシング部１１ａへと流通される。そして、蒸気Ｓ及び水Ｗは接続部１３付近及びミキシング部１１ａの空間にて攪拌される。その後、ミキシング部１１ａで攪拌された蒸気Ｓと水Ｗとは、混じり合いながら第二配管１２へと流入される。
【００２８】
上記のような配管構造１によれば、流れ乱し部２０によって第一配管１１内を流通する流体である蒸気Ｓや水Ｗの流れを乱すことができ、流れ乱し部２０を通過した蒸気Ｓや水Ｗを、第一配管１１の接続部１３周辺で攪拌することができる。そのため、蒸気Ｓ及び水Ｗは、第一配管１１の接続部１３に滞留することなく、攪拌されながら第一配管１１から第二配管１２へと流通することができる。これにより、第一配管１１内で流体への作用力である重力の作用する鉛直下方に水Ｗが留まりにくくなるため、蒸気Ｓや水Ｗを安定して流通させることが可能となる。
【００２９】
また、流れ乱し部２０によって流れが乱された蒸気Ｓや水Ｗは、ミキシング部１１ａによって形成される空間に到達することで、蒸気Ｓと水Ｗとを攪拌するための空間が広がり、流れの乱れをより大きくすることができる。そのため、重力の影響を受けて鉛直下方に滞留する流体である水Ｗと蒸気Ｓと十分に攪拌することができ、第一配管１１に滞留させることなく、蒸気Ｓと水Ｗとを第二配管１２へと流入し易くすることができる。これにより、第一配管１１内で流体への作用力である重力の作用する鉛直下方に水Ｗがより留まりにくくなり、蒸気Ｓや水Ｗをより安定して流通させることが可能となる。
【００３０】
さらに、流れ乱し部２０が第一配管１１の内周面の接続部１３側から第一配管１１の径方向内側に向かって凸状をなすことで、流れ乱し部２０が第一配管１１内を流通する流体である蒸気Ｓ及び水Ｗに対する障害物となる。障害物に当たった流体は流れが渦状に乱されるため、乱れ流し部を通過した蒸気Ｓ及び水Ｗの流れも渦状に無出される。さらに、流れ乱し部２０が第一配管１１の内部を１／３から１／２程度閉塞するように凸状をなすため、流れ乱し部２０で第一配管１１が縮径され、流れ乱し部２０を通過する蒸気Ｓ及び水Ｗの流路が狭くなり、流速を上昇させることができる。そのため、流れ乱し部２０を通過した蒸気Ｓ及び水Ｗの流れをより激しく流れを乱すことができる。これにより、第一配管１１内で流体への作用力である重力の作用する鉛直下方に水Ｗが留まりにくくなり、より一層安定して蒸気Ｓや水Ｗを安定して流通させることが可能となる。
【００３１】
また、高温の蒸気Ｓと蒸気Ｓが凝縮した液体である水Ｗを流通させることで、液体である水Ｗが作用力である重力の影響で第一配管１１の重力の方向へ押し付けられて第二配管１２へ流通できない状態であっても、流れ乱し部２０によって気体である蒸気Ｓの流れが乱される。そのため、水Ｗが蒸気Ｓと共に攪拌され、蒸気Ｓと共に第二配管１２へと流通することが可能となる。これにより、第一配管１１内で流体への作用力である重力の作用する鉛直下方に水Ｗがたまっても、蒸気Ｓや水Ｗを安定して流通させることが可能となる。
【００３２】
次に、図２を参照して第二実施形態の配管構造１について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の配管構造１は、第二配管１２が接続部１３で縮径されている点について、第一実施形態と相違する。
【００３３】
即ち、第二実施形態の配管構造１においては、第二配管１２は、接続部１３に蒸気Ｓ及び水Ｗの流通する流路を縮径する縮径部１２ａを有する。
縮径部１２ａは、接続部１３の第二配管１２側に配置され、第二配管１２の内周面を径方向内側に向かって縮径している。
【００３４】
上記のような第二実施形態の配管構造１は、接続部１３で第二配管１２が縮径部１２ａによって縮径することで、縮径部１２ａで流体である蒸気Ｓ及び水Ｗが流通する際の速度が上昇し、縮径部１２ａでの蒸気Ｓ及び水Ｗの圧力を上昇させることができる。そのため、縮径部１２ａでは第一配管１１内よりも縮径部１２ａの方が、圧力が高くなっている。その結果、第一配管１１を流通し流れ乱し部２０にて流れが乱され攪拌された蒸気Ｓ及び水Ｗを、縮径部１２ａを介して第二配管１２に向かって吸い込まれるように流入させることができる。これにより、第二配管１２に向かって蒸気Ｓ及び水Ｗが流入し易くなり、第一配管１１内で流体への作用力である重力の作用する鉛直下方に水Ｗが留まりにくくなるため、蒸気Ｓや水Ｗをより安定して流通させることが可能となる。
【００３５】
次に、図３（ａ）、（ｂ）を参照して第三実施形態の配管構造１について説明する。
第三実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の配管構造１は、第二配管１２が接続部１３で複数の流入口を有する点について、第一実施形態と相違する。
【００３６】
即ち、第三実施形態の配管構造１においては、蒸気Ｓ及び水Ｗを第一配管１１から流通させる第二配管１２の接続部１３での流入口が、流入する位置が第二配管１２内で鉛直方向に異なる円筒流入口１５ａと外周流入口１５ｂとの複数の流入口で構成されている。
円筒流入口１５ａは、接続部１３において第二配管１２の中心に配置される配管であり、第二配管１２の延在方向に延びて円筒状をなしている。円筒流入口１５ａは、両端の開口が流入口となって内部に蒸気Ｓ及び水Ｗを流通させており、第一配管１１から第二配管１２へ流通可能となっている。
外周流入口１５ｂは、円筒流入口１５ａの中央の外周面から接続部１３の第二配管１２の内周面に向かって棒状をなして延びて円筒流入口１５ａを固定する棒状部材と、円筒流入口１５ａの外周面と、第二配管１２の内周面との間で区画された空間であり、周方向に離間して９０°毎に４箇所に配置されている。外周流入口１５ｂは、区画された空間から蒸気Ｓ及び水Ｗが第二配管１２に流通可能となっている。
【００３７】
上記のような第三実施形態の配管構造１は、第二配管１２の接続部１３で外周流入口１５ｂが、円筒流入口１５ａの延在方向の中央に配置されている。そのため、流体である蒸気Ｓ及び水Ｗを第一配管１１から第二配管１２へ流入させる流入口は、円筒流入口１５ａと外周流入口１５ｂとで鉛直方向に開口の位置がずれることにより、流入する位置の異なる複数の流入口が形成される。その結果、例えば、流体である水Ｗが第一配管１１に滞留し、開口に膜を張ったように外周流入口１５ｂを閉塞してしまっても、他の流入口である円筒流入口１５ａの開口の位置が外周流入口１５ｂの開口の位置と鉛直方向にずれているため、円筒流入口１５ａから第二配管１２へ蒸気Ｓ及び水Ｗを流入させることができる。これにより、第一配管１１から第二配管１２への流入口が完全に閉塞されて流体である蒸気Ｓ及び水Ｗが流入できなくなることを防止できる。
【００３８】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、流れ乱し部２０が、凸状をなしていることに限られるものではなく、第一実施形態の第一変形例として図４（ａ）、（ｂ）が挙げられる。
即ち、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第一変形例として、流れ乱し部２０が、二段流れ乱し部２１であっても良い。
二段流れ乱し部２１は、スリット状をなす上流障害物２１ａと、上流障害物２１ａと径方向に互い違いになるようなスリット状をなす下流障害物２１ｂとを有している。
上流障害物２１ａは、複数の円柱が離間して第一配管１１内を径方向に横断するように並列して配置され、スリット状をなしている。
下流障害物２１ｂは、上流障害物２１ａよりも軸線Ｏ方向の接続部１３側に配置されており、流体である蒸気Ｓ及び水Ｗの流通方向の奥側に配置されている。下流障害物２１ｂは、複数の円柱が離間して第一配管１１内を上流障害物２１ａの円柱と同じ径方向に横断するように並列している。そして、下流障害物２１ｂは、上流障害物２１ａの複数の円柱と径方向に互い違いにずれて配置され、スリット状をなしている。
【００３９】
上記のような第一変形例の配管構造１は、二段流れ乱し部２１である上流障害物２１ａ及び下流障害物２１ｂを流体で蒸気Ｓ及び水Ｗが通過することで、上流障害物２１ａを通過した際に乱された流れが、下流障害物２１ｂを通過することでさらに乱すことができる。これにより、効率よく第一配管１１内を流通する流体である蒸気Ｓと水Ｗとの流れを乱すことが可能となり、第一配管１１内で流体への作用力である重力の作用する鉛直下方に水Ｗが留まりにくくなるため、蒸気Ｓや水Ｗを安定して流通させることが可能となる。
【００４０】
また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第二変形例として、流れ乱し部２０が、網状流れ乱し部２２であっても良い。
網状流れ乱し部２２は、第一配管１１内を径方向に横断するように網状をなしている。
このような構造とすることで、第一配管１１内の径方向全域にわたって流体である蒸気Ｓと水Ｗの流れを乱すことができる。これにより、効率よく第一配管１１内を流通する流体である蒸気Ｓと水Ｗとの流れを乱すことが可能となり、第一配管１１内で流体への作用力である重力の作用する鉛直下方に水Ｗが留まりにくくなるため、蒸気Ｓや水Ｗを安定して流通させることが可能となる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
【００４２】
なお、本発明の乱れ流し部は、本実施形態及び変形例に限定されるものではなく、例えば、螺旋管路を設けても良く、流体の流れを乱す構造であれば良い。
また、本実施形態の配管構造１は、単純な配管構造１に用いられることに限定されるものではなく、例えば、コールゲータの弾ロールにおいて、弾ロールを温めるために弾ロール内に配置される配管構造１に用いられても良い。
【符号の説明】
【００４３】
Ｏ…軸線  Ｓ…蒸気  Ｗ…水  １…配管構造  １１…第一配管  １１ａ…ミキシング部  １２…第二配管  １３…接続部  ２０…流れ乱し部  １２ａ…縮径部  １５ａ…円筒流入口  １５ｂ…外周流入口  ２１…二段流れ乱し部  ２１ａ…上流障害物  ２１ｂ…下流障害物  ２２…網状流れ乱し部
【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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